RU2660478C2 - Chromium-chromium oxide coatings applied to steel substrates for packaging applications and method for producing said coatings - Google Patents

Chromium-chromium oxide coatings applied to steel substrates for packaging applications and method for producing said coatings Download PDF

Info

Publication number
RU2660478C2
RU2660478C2 RU2015124017A RU2015124017A RU2660478C2 RU 2660478 C2 RU2660478 C2 RU 2660478C2 RU 2015124017 A RU2015124017 A RU 2015124017A RU 2015124017 A RU2015124017 A RU 2015124017A RU 2660478 C2 RU2660478 C2 RU 2660478C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
chromium
substrate
coating
electrolyte
layer
Prior art date
Application number
RU2015124017A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015124017A3 (en
RU2015124017A (en
Inventor
Жак Хюберт Ольга Йозеф ВЕЙЕНБЕРГ
Михил Стег
Ян Пауль Пеннинг
Илья ПОРТЕГИС ЗВАРТ
Арнауд Корнелис Адриан ДЕ ВОЙС
Original Assignee
Тата Стил Эймейден Б.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Тата Стил Эймейден Б.В. filed Critical Тата Стил Эймейден Б.В.
Publication of RU2015124017A publication Critical patent/RU2015124017A/en
Publication of RU2015124017A3 publication Critical patent/RU2015124017A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2660478C2 publication Critical patent/RU2660478C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/04Electroplating: Baths therefor from solutions of chromium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D3/00Electroplating: Baths therefor
    • C25D3/02Electroplating: Baths therefor from solutions
    • C25D3/04Electroplating: Baths therefor from solutions of chromium
    • C25D3/06Electroplating: Baths therefor from solutions of chromium from solutions of trivalent chromium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/38Chromatising
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/34Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated
    • C25D5/36Pretreatment of metallic surfaces to be electroplated of iron or steel
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/48After-treatment of electroplated surfaces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D7/00Electroplating characterised by the article coated
    • C25D7/06Wires; Strips; Foils
    • C25D7/0614Strips or foils
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D9/00Electrolytic coating other than with metals
    • C25D9/04Electrolytic coating other than with metals with inorganic materials
    • C25D9/08Electrolytic coating other than with metals with inorganic materials by cathodic processes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D9/00Electrolytic coating other than with metals
    • C25D9/04Electrolytic coating other than with metals with inorganic materials
    • C25D9/08Electrolytic coating other than with metals with inorganic materials by cathodic processes
    • C25D9/10Electrolytic coating other than with metals with inorganic materials by cathodic processes on iron or steel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/12All metal or with adjacent metals
    • Y10T428/12493Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
    • Y10T428/12535Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.] with additional, spatially distinct nonmetal component
    • Y10T428/12556Organic component
    • Y10T428/12569Synthetic resin

Abstract

FIELD: electrolytic methods.
SUBSTANCE: invention relates to electroplating and can be used for packaging applications. Method comprises electrolytically depositing on said substrate said chromium metal - chromium oxide coating in a single process step from an electrolyte comprising basic chromium sulphate, a chelating agent and a conductivity increasing salt, wherein the cation in the chelating agent and the conductivity increasing salt is an alkali metal cation, the chelating agent contains an anion of formic acid, and to ensure chromium deposition, the threshold density of the cathode current is exceeded to reach a predetermined pH at the substrate surface which is higher than the pH in the electrolyte volume. Resulting substrate is further provided with a thermoplastic monolayer or multilayer polymer coating comprising thermoplastics such as polyesters or polyolefins, acrylic resins, polyamides, polyvinyl chloride, fluorocarbon polymers, polycarbonates, styrene resins, ABS plastics, chlorinated polyethers, ionomers, urethane resins and functionalised polymers, and / or copolymers thereof and / or mixtures thereof.
EFFECT: technical result: the creation of a substrate, not associated with the use of Cr (VI) during its production.
20 cl, 7 tbl, 5 dwg

Description

[0001] Это изобретение относится к покрытиям хром-оксид хрома (Cr-CrOx), нанесенным на стальные подложки для упаковочных применений, и к способу получения упомянутых покрытий.[0001] This invention relates to coatings of chromium-chromium oxide (Cr-CrOx) deposited on steel substrates for packaging applications, and to a method for producing said coatings.

[0002] Жестепрокатные продукты включают белую жесть, электролитически хромированную сталь (ECCS, также обозначаемую как безоловянная жесть или сокращенно по-английски «TFS») и черную жесть, т.е. сталь без покрытия. Упаковочные стали обычно поставляют в виде белой жести или ECCS, на которую может быть нанесено органическое покрытие. В случае белой жести такое органическое покрытие обычно представляет собой лак, тогда как в случае ECCS все больше используют полимерные покрытия, такие как ПЭТФ или ПП, как в случае Protact®.[0002] Hard-rolling products include tinplate, electrolytically chrome-plated steel (ECCS, also referred to as tin-free tin or “TFS” for short) and black tin, i.e. uncoated steel. Packaging steels are usually supplied in the form of tinplate or ECCS, which can be coated with an organic coating. In the case of tin plate is an organic coating is usually a paint, while in the case of ECCS used more polymeric coatings, such as PET or PP, as in the case Protact ®.

[0003] Белая жесть характеризуется отличной коррозионной стойкостью и свариваемостью. Белая жесть обычно поставляется в диапазоне весов покрытий между 1,0 и 11,2 г/м2, которые, как правило, наносят путем электролитического осаждения. В настоящее время большую часть белой жести подвергают последующей обработке жидкостями, содержащими шестивалентный хром, Cr(VI), при помощи окунания или электролитического процесса нанесения. Цель этой последующей обработки заключается в пассивации поверхности олова для остановки или снижения роста оксидов олова, поскольку слишком толстые оксидные слои могут в конечном счете привести к проблемам, связанным с адгезией органических покрытий, таких как лаки. Важно, что такая пассивационная обработка не только должна подавлять или устранять рост оксида олова, но и должна быть способна сохранять или улучшать уровень адгезии органического покрытия. Пассивированная внешняя поверхность белой жести чрезвычайно тонкая (толщиной менее 1 мкм) и состоит из смеси оксидов олова и хрома.[0003] Tinplate is characterized by excellent corrosion resistance and weldability. Tinplate is usually supplied in a coating weight range between 1.0 and 11.2 g / m 2 , which is typically applied by electroplating. Currently, most of the tinplate is subjected to subsequent treatment with fluids containing hexavalent chromium, Cr (VI), by dipping or electrolytic application process. The purpose of this post-treatment is to passivate the tin surface to stop or reduce the growth of tin oxides, as too thick oxide layers can ultimately lead to problems associated with the adhesion of organic coatings such as varnishes. It is important that such passivation treatment should not only inhibit or eliminate the growth of tin oxide, but should also be able to maintain or improve the adhesion level of the organic coating. The passivated outer surface of tinplate is extremely thin (less than 1 micron thick) and consists of a mixture of tin and chromium oxides.

[0004] ECCS состоит из продукта - черной жести, на которую нанесен слой металлического хрома, покрытый сверху пленкой оксида хрома, причем оба наносят методом электролитического осаждения. ECCS проявляет отличную адгезию к органическим покрытиям, сохранение целостности покрытий при температурах, превышающих точку плавления олова (232°C). В этих случаях нельзя использовать покрытый оловом (луженый) материал. Это важно для производства покрытой полимерами упаковочной стали, поскольку в процессе нанесения термопластичных покрытий стальная подложка может нагреваться до температур, превышающих 232°C, причем фактические максимальные значения используемой температуры зависят от типа наносимого термопластичного покрытия. Данный цикл нагрева необходим для обеспечения исходного термосклеивания/связывания термопластика с подложкой (предварительная термообработка), и за ним часто следует последующая термообработка для модифицирования свойств полимера. Считается, что слой оксида хрома ответственен за отличные адгезионные свойства термопластичных покрытий, таких как полипропилен (ПП) или полиэтилентерефталат (ПЭТФ), к ECCS. ECCS может также поставляться с покрытиями как Cr, так и CrOx с весом покрытия в пределах определенного диапазона, как правило между 20-110 и 2-20 мг/м2 соответственно. ECCS может поставляться с одинаковыми спецификациями покрытий для обеих сторон стальной полосы или с различным весом покрытия с разных сторон, причем в последнем случае говорят о полосе с дифференциальным покрытием. Производство ECCS в настоящее время включает использование растворов на основе хрома в его шестивалентном состоянии, также известного как шестивалентный хром или Cr(VI).[0004] ECCS consists of a product - black sheet, on which a layer of metallic chromium is coated, coated on top with a film of chromium oxide, both of which are deposited by electrolytic deposition. ECCS exhibits excellent adhesion to organic coatings, maintaining the integrity of coatings at temperatures exceeding the melting point of tin (232 ° C). In these cases, tin-coated (tinned) material must not be used. This is important for the production of polymer-coated packaging steel, since during the application of thermoplastic coatings, the steel substrate can be heated to temperatures exceeding 232 ° C, and the actual maximum temperature used depends on the type of thermoplastic coating applied. This heating cycle is necessary to provide the initial thermal bonding / bonding of thermoplastics with the substrate (preliminary heat treatment), and it is often followed by subsequent heat treatment to modify the properties of the polymer. It is believed that the chromium oxide layer is responsible for the excellent adhesive properties of thermoplastic coatings, such as polypropylene (PP) or polyethylene terephthalate (PET), to ECCS. ECCS can also be supplied with both Cr and CrOx coatings with coating weights within a certain range, typically between 20-110 and 2-20 mg / m 2, respectively. ECCS can be delivered with the same coating specifications for both sides of the steel strip or with different coating weights on different sides, in the latter case we speak of a strip with a differential coating. ECCS production currently includes the use of chromium-based solutions in its hexavalent state, also known as hexavalent chromium or Cr (VI).

[0005] Шестивалентный хром в настоящее время рассматривается как опасное вещество, которое потенциально вредно для окружающей среды и представляет собой фактор риска в отношении безопасности рабочих. Таким образом, имеется стимул разработать альтернативные металлические покрытия, которые были бы способны заменить традиционную белую жесть и ECCS и устранить необходимость в применении при производстве шестивалентного хрома.[0005] Hexavalent chromium is currently regarded as a hazardous substance that is potentially harmful to the environment and represents a risk factor for worker safety. Thus, there is an incentive to develop alternative metal coatings that would be able to replace traditional tinplate and ECCS and eliminate the need for hexavalent chromium production.

[0006] Задача изобретения заключается в создании альтернативы применению шестивалентного хрома для пассивации белой жести.[0006] An object of the invention is to provide an alternative to the use of hexavalent chromium for passivation of tinplate.

[0007] Задача изобретения заключается в создании альтернативы традиционной белой жести для улучшения свойств продукта, например, в отношении коррозионных характеристик и стойкости к окрашиванию серой.[0007] An object of the invention is to provide an alternative to traditional tinplate to improve product properties, for example with regard to corrosion performance and resistance to staining with sulfur.

[0008] Еще одна задача изобретения заключается в создании альтернативной подложки для белой жести и ECCS, обеспечивающей отличную сухую адгезию к органическим покрытиям в сочетании с защитой от коррозии, которая не связана с применением во время производства шестивалентного хрома.[0008] Another objective of the invention is to provide an alternative substrate for tinplate and ECCS, providing excellent dry adhesion to organic coatings in combination with corrosion protection, which is not associated with the use during the production of hexavalent chromium.

[0009] Одну или более из этих задач можно решить путем получения упаковочной стальной подложки, содержащей:[0009] One or more of these problems can be solved by obtaining a packaging steel substrate containing:

1. Подвергнутую рекристаллизационному отжигу подложку однократной или двукратной прокатки из упаковочной стали (т.е. черную жесть), или1. Subjected to recrystallization annealing, a substrate for single or double rolling of packaging steel (ie, black sheet), or

2. Холоднокатаную и подвергнутую восстановительному отжигу черную жесть,2. Cold-rolled and re-annealed black sheet,

причем одна или обе стороны подложки покрыты слоем покрытия металлический хром-оксид хрома (Cr-CrOx), полученным в единственной технологической стадии осаждения с применением процесса электроосаждения трехвалентного хрома.moreover, one or both sides of the substrate is coated with a coating layer of metal chromium chromium oxide (Cr-CrOx) obtained in a single technological stage of deposition using the process of electrodeposition of trivalent chromium.

[0010] Упаковочную стальную подложку предпочтительно изготавливают в форме полосы.[0010] The packaging steel substrate is preferably made in the form of a strip.

[0011] Для производства ECCS обычно по всему миру используют три вида способов электроосаждения хрома. Эти три способа - это "одностадийный вертикальный способ" (V-1), "двухстадийный вертикальный способ" (V-2) и "одностадийный горизонтальный способ с высокой плотностью тока" (ВПТ) с электролитами на основе Cr(VI). Спецификации ECCS стандартизированы в соответствии с Euronorm EN 10202:2001. В двухстадийном вертикальном способе применяют не содержащий серной кислоты электролит на основе Cr(VI) для нанесения слоя оксида хрома во второй стадии. Серная кислота необходима для хорошей эффективности при нанесении металлического хрома и, таким образом, ее всегда используют на стадии осаждения металлического хрома в этих способах. "Одностадийный вертикальный" и "одностадийный горизонтальный способ с высокой плотностью тока (ВПТ)" всегда приводят к наличию сульфата в оксидном слое, поскольку металлический хром и оксид хрома получаются одновременно в одном и том же электролите (Boelen, диссертация TU Delft 2009, с. 8-9, ISBN 978-90-805661-5-6). Во всех случаях ECCS состоит из слоя оксида хрома поверх металлического хрома.[0011] Three types of chromium electrodeposition methods are commonly used around the world for the production of ECCS. These three methods are the "one-stage vertical method" (V-1), the "two-stage vertical method" (V-2), and the "one-stage horizontal method with a high current density" (CAP) with Cr (VI) -based electrolytes. ECCS specifications are standardized in accordance with Euronorm EN 10202: 2001. In a two-step vertical process, a sulfuric acid-free electrolyte based on Cr (VI) is used to deposit a layer of chromium oxide in a second step. Sulfuric acid is necessary for good effectiveness in the deposition of metallic chromium and, therefore, it is always used in the deposition of metallic chromium in these methods. The “one-stage vertical” and “one-stage horizontal high current density (CAP)” methods always lead to the presence of sulfate in the oxide layer, since metallic chromium and chromium oxide are produced simultaneously in the same electrolyte (Boelen, dissertation TU Delft 2009, p. 8-9, ISBN 978-90-805661-5-6). In all cases, ECCS consists of a layer of chromium oxide on top of metallic chromium.

[0012] В способе согласно изобретению осаждают слой покрытия, включающий металлический хром и оксид хрома, а не осаждают сначала слой металлического хрома с последующим получением слоя оксида хрома в качестве конверсионного слоя. Слой Cr-CrOx должен состоять из смеси оксида Cr и металлического Cr, и оксид Cr не должен присутствовать в качестве отдельного слоя на внешней поверхности, но должен быть смешан по всему слою Cr-CrOx. Конечно, может быть больше одной такой стадии однократного осаждения, одна за другой, если, например, следует осадить более толстый слой покрытия, содержащий слой металлического хрома и оксида хрома. Фраза "стадия однократного электроосаждения", таким образом, не всегда означает, что применяется только одна из этих стадий однократного электроосаждения.[0012] In the method according to the invention, a coating layer comprising metal chromium and chromium oxide is precipitated, and a metal chromium layer is not precipitated first, followed by a chromium oxide layer as a conversion layer. The Cr-CrOx layer should consist of a mixture of Cr oxide and metallic Cr, and Cr oxide should not be present as a separate layer on the outer surface, but should be mixed throughout the Cr-CrOx layer. Of course, there can be more than one such single deposition step, one after another, if, for example, a thicker coating layer containing a layer of metallic chromium and chromium oxide is to be deposited. The phrase “single electrodeposition stage”, therefore, does not always mean that only one of these single electrodeposition stages is used.

[0013] Упаковочную стальную подложку обычно изготавливают в форме полосы из низкоуглеродистой (LC), особонизкоуглеродистой (ELC) или сверхнизкоуглеродистой (ULC) стали с содержанием углерода в весовых процентах между 0,05 и 0,15 (LC), между 0,02 и 0,05 (ELC) или менее 0,02 (ULC) соответственно. Легирующие элементы, такие как марганец, алюминий, азот, но иногда также и такие элементы, как бор, добавляют для улучшения механических свойств (см. также, например, EN 10 202, 10 205 и 10 239). В одном варианте осуществления настоящего изобретения подложка состоит из не содержащей элементов внедрения низкоуглеродистой, особонизкоуглеродистой или сверхнизкоуглеродистой стали, такой как стабилизированная титаном, стабилизированная ниобием или стабилизированная титаном-ниобием сталь без элементов внедрения.[0013] The packaging steel substrate is usually made in the form of a strip of low carbon (LC), extra low carbon (ELC) or ultra low carbon (ULC) steel with a carbon content in weight percentages between 0.05 and 0.15 (LC), between 0.02 and 0.05 (ELC) or less than 0.02 (ULC), respectively. Alloying elements such as manganese, aluminum, nitrogen, but sometimes also elements such as boron, are added to improve mechanical properties (see also, for example, EN 10 202, 10 205 and 10 239). In one embodiment of the present invention, the substrate consists of non-embedding elements of low-carbon, extra-low-carbon or ultra-low-carbon steel, such as titanium stabilized, niobium stabilized or titanium-niobium stabilized steel without embedded elements.

[0014] Было обнаружено, что покрытие металлический хром-оксид хрома (Cr-CrOx), полученное электроосаждением из электролита на основе трехвалентного хрома, обеспечивает отличную адгезию к органическим покрытиям. В этом аспекте покрытие металлический хром-оксид хрома (Cr-CrOx), полученное электроосаждением из электролита на основе трехвалентного хрома, обладает адгезионными свойствами, вполне сходными со свойствами традиционных ECCS, изготовленных при помощи процесса осаждения шестивалентного хрома. При увеличении толщины слоя покрытия Cr-CrOx пористость покрытия снижается, и его антикоррозионные свойства улучшаются.[0014] It has been found that a metallic chromium-chromium oxide (Cr-CrOx) coating obtained by electrodeposition from a trivalent chromium electrolyte provides excellent adhesion to organic coatings. In this aspect, a metal chromium-chromium oxide (Cr-CrOx) coating obtained by electrodeposition from an electrolyte based on trivalent chromium has adhesive properties quite similar to those of traditional ECCS made by the hexavalent chromium deposition process. As the thickness of the Cr-CrOx coating layer increases, the porosity of the coating decreases, and its anticorrosion properties improve.

[0015] Покрытие Cr-CrOx можно нанести на традиционную, непассивированную, электролитическую и, необязательно оплавленную, белую жесть (ETP, электролитически луженая жесть). Слой Cr-CrOx обеспечивает подавление роста оксидов олова, т.е. выполняет пассивирующую функцию. При возрастании толщины Cr-CrOx было неожиданно обнаружено, что характеристики адгезии во влажном состоянии, т.е. адгезия органического покрытия после стерилизации, лучше, чем в случае традиционной белой жести, пассивированной шестивалентным хромом. Кроме того, стойкость в отношении так называемого окрашивания серой, т.е. коричневого потемнения белой жести вследствие контакта с содержащими серу товарами-наполнителями, можно полностью подавить путем нанесения достаточно толстого покрытия Cr-CrOx. Материал в соответствии с изобретением, таким образом, вполне подходит для замены белой жести, пассивированной шестивалентным хромом, необязательно превышая предельные технические характеристики стандартной белой жести. С технологической точки зрения тот факт, что слой покрытия Cr-CrOx наносят в одной единственной технологической стадии, означает, что объединяются две технологические стадии, что полезно в отношении экономичности процесса и влияния на окружающую среду.[0015] The Cr-CrOx coating can be applied to a conventional, non-passivated, electrolytic and, optionally fused, tinplate (ETP, electrolytically tinplate). The Cr-CrOx layer suppresses the growth of tin oxides, i.e. performs a passivating function. As the thickness of Cr-CrOx increased, it was unexpectedly found that wet adhesion characteristics, i.e. the adhesion of the organic coating after sterilization is better than in the case of traditional tinplate passivated by hexavalent chromium. In addition, resistance to so-called sulfur staining, i.e. brown tinplate darkening due to contact with sulfur-containing fillers can be completely suppressed by applying a sufficiently thick Cr-CrOx coating. The material in accordance with the invention is thus well suited to replace tinplate passivated with hexavalent chromium, not necessarily exceeding the limit specifications of standard tinplate. From a technological point of view, the fact that the Cr-CrOx coating layer is applied in one single technological stage means that the two technological stages are combined, which is useful in terms of process efficiency and environmental impact.

[0016] В качестве варианта покрытие Cr-CrOx также можно наносить непосредственно на упаковочную стальную подложку - черную жесть, без предварительного нанесения оловянного покрытия, т.е. непосредственно на голую стальную поверхность. Согласно Merriam Webster черную жесть определяют как тонколистовую сталь, которую еще не превратили в белую жесть путем нанесения оловянного покрытия или которую используют без покрытия, когда обеспечиваемая оловом защита не требуется. Было обнаружено, что уровень сухой адгезии данного материала к органическим покрытиям как в случае термоотверждаемых лаков, так и в случае термопластичных покрытий может приближаться к величине, обычно связанной с применением ECCS. Материал согласно изобретению можно использовать в качестве непосредственной замены ECCS для применений, которые требуют умеренной коррозионной устойчивости.[0016] Alternatively, the Cr-CrOx coating can also be applied directly to the packaging steel substrate — black sheet, without first applying a tin coating, i.e. directly onto a bare steel surface. According to Merriam Webster, tinplate is defined as sheet steel that has not yet been tinned by tin coating or which is used without coating when tin protection is not required. It was found that the level of dry adhesion of this material to organic coatings both in the case of thermosetting varnishes and in the case of thermoplastic coatings can approach the value usually associated with the use of ECCS. The material according to the invention can be used as a direct replacement for ECCS for applications that require moderate corrosion resistance.

[0017] Большим преимуществом как в отношении влияния на окружающую среду, так и в отношении здоровья и безопасности является то, что настоящее изобретение позволяет не использовать шестивалентный хром, в то время как удается сохранить эксплуатационные свойства изделий, обычно характерные для ECCS и белой жести.[0017] A great advantage both in terms of environmental impact and in terms of health and safety is that the present invention eliminates the use of hexavalent chromium, while it is possible to maintain the performance properties of products typically found in ECCS and tinplate.

[0018] В одном из вариантов осуществления слой покрытия Cr-CrOx, нанесенный на непассивированную белую жесть, содержит по меньшей мере 20 мг Cr/м2 для создания эффекта пассивирования оксида олова. Эта толщина подходит для многих назначений.[0018] In one embodiment, the Cr-CrOx coating layer applied to the non-passivated tinplate contains at least 20 mg Cr / m 2 to create a tin oxide passivation effect. This thickness is suitable for many purposes.

[0019] В варианте осуществления слой покрытия Cr-CrOx, нанесенный на непассивированную белую жесть, содержит по меньшей мере 40 мг Cr/м2, предпочтительно по меньшей мере 60 Cr/м2, для обеспечения эффекта пассивирования оксида олова и для предотвращения или устранения окрашивания серой. Было обнаружено, что для предотвращения или устранения окрашивания серой слой с 20 мг Cr/м2 слишком тонкий. Начиная с толщин примерно 40 мг Cr/м2 окрашивание серой уже заметно снижается, тогда как при толщине слоя по меньшей мере примерно 60 мг Cr/м2 окрашивание серой практически устранено.[0019] In an embodiment, the Cr-CrOx coating layer applied to the non-passivated tinplate contains at least 40 mg Cr / m 2 , preferably at least 60 Cr / m 2 , to provide a tin oxide passivation effect and to prevent or eliminate staining with sulfur. It was found that to prevent or eliminate staining, the gray layer with 20 mg Cr / m 2 is too thin. Starting with thicknesses of about 40 mg Cr / m 2, sulfur staining is already markedly reduced, while with a layer thickness of at least about 60 mg Cr / m 2, sulfur staining is virtually eliminated.

[0020] Подходящая максимальная толщина оказалась равной 140 мг Cr/м2. Предпочтительно, слой покрытия Cr-CrOx, нанесенного на непассивированную белую жесть, содержит по меньшей мере 20 и до 140 мг Cr/м2, более предпочтительно по меньшей мере 40 и/или не больше 90 мг Cr/м2, а наиболее предпочтительно по меньшей мере 60 и/или не более 80 мг Cr/м2.[0020] A suitable maximum thickness was found to be 140 mg Cr / m 2 . Preferably, the Cr-CrOx coating layer applied to the non-passivated tinplate contains at least 20 and up to 140 mg Cr / m 2 , more preferably at least 40 and / or not more than 90 mg Cr / m 2 , and most preferably at least 60 and / or not more than 80 mg Cr / m 2 .

[0021] Цель этих вариантов осуществления заключается в замене пассивированной шестивалентным хромом белой жести. Главное преимущество помимо исключения шестивалентного хрома из производства - это потенциальная возможность создания продукта с превосходной стойкостью к окрашиванию серой и улучшенной коррозионной стойкостью.[0021] The purpose of these embodiments is to replace tinplate passivated with hexavalent chromium. The main advantage besides the exclusion of hexavalent chromium from production is the potential possibility of creating a product with excellent resistance to gray staining and improved corrosion resistance.

[0022] Было обнаружено, что цвет материала изменяется при возрастании толщины слоя Cr-CrOx, причем с возрастанием толщины покрытия продукт становится темнее (т.е. снижается значение L). Поскольку оптические свойства упаковочных сталей очень важны для создания эстетически привлекательного внешнего вида металлических контейнеров, таких как емкости для аэрозолей, это можно рассматривать как недостаток изобретения в отношении некоторых специальных применений. Однако один из способов обойти эти проблемы будет заключаться в нанесении дифференциального покрытия, например, для использования покрытия Cr-CrOx с небольшим весом с одной стороны материала при одновременном нанесении более толстого покрытия Cr-CrOx с другой стороны. Поверхность с более толстым покрытием Cr-CrOx следует использовать для внутренности контейнера, пользуясь преимуществами улучшенных свойств коррозионной стойкости. В этом случае поверхность с более тонким покрытием Cr-CrOx находится с внешней стороны контейнера, для которой требования в отношении коррозионной стойкости обычно менее строгие, что обеспечивает оптимальные оптические свойства.[0022] It was found that the color of the material changes as the thickness of the Cr-CrOx layer increases, and as the coating thickness increases, the product becomes darker (ie, the L value decreases). Since the optical properties of packaging steels are very important for creating an aesthetically attractive appearance of metal containers, such as aerosol containers, this can be considered as a disadvantage of the invention in relation to some special applications. However, one way to circumvent these problems would be to apply a differential coating, for example, to use a Cr-CrOx coating with a low weight on one side of the material while simultaneously applying a thicker Cr-CrOx coating on the other side. A thicker Cr-CrOx surface should be used for the inside of the container, taking advantage of the improved corrosion resistance properties. In this case, the surface with a thinner Cr-CrOx coating is located on the outside of the container, for which the requirements for corrosion resistance are usually less stringent, which ensures optimal optical properties.

[0023] В варианте осуществления слой покрытия Cr-CrOx, нанесенный на черную жесть, составляет по меньшей мере 20 мг Cr/м2, что дает материал, который приближается по своим функциональным возможностям к ECCS (например, он обладает отличной адгезией к органическим покрытиям в сочетании с умеренной коррозионной стойкостью). Предпочтительно, слой покрытия Cr-CrOx, нанесенный на черную жесть, составляет по меньшей мере 40, а более предпочтительно по меньшей мере 60 мг Cr/м2. Подходящая максимальная толщина оказалась равной 140 мг Cr/м2. Предпочтительно, слой покрытия Cr-CrOx, нанесенный на черную жесть, содержит по меньшей мере 20 и до 140 мг Cr/м2, более предпочтительно по меньшей мере 40 мг Cr/м2, а наиболее предпочтительно по меньшей мере 60 мг Cr/м2. В одном из вариантов осуществления подходящий максимум составляет 110 мг Cr/м2.[0023] In an embodiment, the Cr-CrOx coating layer deposited on the black sheet is at least 20 mg Cr / m 2 , which gives a material that is close in functionality to ECCS (for example, it has excellent adhesion to organic coatings in combination with moderate corrosion resistance). Preferably, the Cr-CrOx coating layer deposited on the black sheet is at least 40, and more preferably at least 60 mg Cr / m 2 . A suitable maximum thickness was 140 mg Cr / m 2 . Preferably, the Cr-CrOx coating layer deposited on the black sheet contains at least 20 and up to 140 mg Cr / m 2 , more preferably at least 40 mg Cr / m 2 , and most preferably at least 60 mg Cr / m 2 . In one embodiment, a suitable maximum is 110 mg Cr / m 2 .

[0024] Покрытая Cr-CrOx черная жесть предназначена на замену ECCS. Основное преимущество помимо исключения из производства шестивалентного хрома - это потенциальная возможность создания продукта для тех областей применения, в которых от белой жести не требуется превосходная коррозионная стойкость. С технологической точки зрения тот факт, что слой покрытия Cr-CrOx наносят в одной единственной технологической стадии, означает, что объединяются две технологические стадии, что полезно в отношении экономичности процесса и влияния на окружающую среду.[0024] Coated Cr-CrOx black sheet is intended to replace ECCS. The main advantage besides exclusion from hexavalent chromium production is the potential possibility of creating a product for those applications in which tinplate does not require excellent corrosion resistance. From a technological point of view, the fact that the Cr-CrOx coating layer is applied in one single technological stage means that the two technological stages are combined, which is useful in terms of process efficiency and environmental impact.

[0025] Покрытие Cr-CrOx можно также нанести на холоднокатаную и подвергнутую восстановительному отжигу черную жесть или на холоднокатаную и подвергнутую восстановительному отжигу электролитическую, и необязательно оплавленную, белую жесть. Эти подложки представляют собой скорее подвергнутые восстановительному отжигу подложки, чем перекристаллизованные белую (ETP) или черную жесть однократной прокатки или черную жесть двукратной прокатки. Не было обнаружено, что различие в микроструктуре подложки значительно влияет на покрытие Cr-CrOx.[0025] The Cr-CrOx coating can also be applied to cold rolled and re-annealed black sheet or to cold-rolled and re-annealed electrolytic, and optionally fused, white sheet. These substrates are reductive annealed substrates rather than recrystallized white (ETP) or black single sheet tin or black double sheet. It was not found that the difference in the microstructure of the substrate significantly affects the Cr-CrOx coating.

[0026] Было обнаружено, что материал согласно изобретению можно использовать в сочетании с термопластичными покрытиями, но также и в областях применения, где традиционно применяется ECCS в сочетании с лаками (т.е. для жаростойкой посуды, такой как хлебопекарные формы, или продуктов с умеренными требованиями к коррозионной стойкости), или в качестве заменителя традиционной белой жести для областей применения с умеренными требованиями по коррозионной стойкости.[0026] It was found that the material according to the invention can be used in combination with thermoplastic coatings, but also in applications where ECCS is traditionally used in combination with varnishes (ie, for heat-resistant dishes, such as baking molds, or products with moderate requirements for corrosion resistance), or as a substitute for traditional tinplate for applications with moderate requirements for corrosion resistance.

[0027] В одном из вариантов осуществления подложка с покрытием дополнительно снабжена органическим покрытием, состоящим либо из термоотверждающегося органического покрытия, либо из термопластичного однослойного полимерного покрытия, либо из термопластичного многослойного полимерного покрытия. Слой Cr-CrOx обеспечивает отличную адгезию к органическому покрытию, аналогично достигаемой при использовании традиционной ECCS.[0027] In one embodiment, the coated substrate is further provided with an organic coating consisting of either a thermosetting organic coating, or a thermoplastic single-layer polymer coating, or a thermoplastic multilayer polymer coating. The Cr-CrOx layer provides excellent adhesion to the organic coating, similar to that achieved using traditional ECCS.

[0028] В предпочтительном варианте осуществления термопластичное полимерное покрытие - это система полимерных покрытий, включающая один или более слоев с использованием термопластов, таких как сложные полиэфиры или полиолефины, но оно также может включать акриловые смолы, полиамиды, поливинилхлорид, фторуглеродные полимеры, поликарбонаты, стирольные смолы, АБС-пластики, хлорированные простые полиэфиры, иономеры, уретановые смолы и функционализированные полимеры. Для ясности: [0028] In a preferred embodiment, the thermoplastic polymer coating is a polymer coating system comprising one or more layers using thermoplastics such as polyesters or polyolefins, but it may also include acrylic resins, polyamides, polyvinyl chloride, fluorocarbon polymers, polycarbonates, styrene resins, ABS plastics, chlorinated polyethers, ionomers, urethane resins and functionalized polymers. For clarity:

[0029] Сложный полиэфир - это полимер, состоящий из дикарбоновой кислоты и гликоля. Примеры подходящих дикарбоновых кислот включают терефталевую кислоту, изофталевую кислоту, нафталиндикарбоновую кислоту и циклогександикарбоновую кислоту. Примеры подходящих гликолей включают этиленгликоль, пропандиол, бутандиол, гександиол, циклогександиол, циклогександиметанол, неопентилгликоль и т.д. Можно использовать одновременно более двух видов дикарбоновых кислот или гликолей.[0029] A polyester is a polymer consisting of dicarboxylic acid and glycol. Examples of suitable dicarboxylic acids include terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid and cyclohexanedicarboxylic acid. Examples of suitable glycols include ethylene glycol, propanediol, butanediol, hexanediol, cyclohexanediol, cyclohexanedimethanol, neopentyl glycol, etc. More than two types of dicarboxylic acids or glycols can be used simultaneously.

[0030] Полиолефины включают, например, полимеры или сополимеры этилена, пропилена, 1-бутена, 1-пентена, 1-гексена или 1-октена.[0030] Polyolefins include, for example, polymers or copolymers of ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene or 1-octene.

[0031] Акриловые смолы включают, например, полимеры или сополимеры акриловой кислоты, метакриловой кислоты, сложного эфира акриловой кислоты, сложного эфира метакриловой кислоты или акриламида. [0031] Acrylic resins include, for example, polymers or copolymers of acrylic acid, methacrylic acid, acrylic ester, methacrylic ester or acrylamide.

[0032] Полиамидные смолы включают, например, так называемые Нейлон 6, Нейлон 66, Нейлон 46, Нейлон 610 и Нейлон 11.[0032] Polyamide resins include, for example, the so-called Nylon 6, Nylon 66, Nylon 46, Nylon 610, and Nylon 11.

[0033] Поливинилхлорид включает гомополимеры и сополимеры, например, с этиленом и винилацетатом.[0033] Polyvinyl chloride includes homopolymers and copolymers, for example, with ethylene and vinyl acetate.

[0034] Фторуглеродные полимеры включают, например, тетрафторированный полиэтилен, трифторированный монохлорированный полиэтилен, гексафторированную этилен-пропиленовую смолу, поливинилфторид и поливинилиденфторид.[0034] Fluorocarbon polymers include, for example, tetrafluorinated polyethylene, trifluorinated monochlorinated polyethylene, hexafluorinated ethylene-propylene resin, polyvinyl fluoride and polyvinylidene fluoride.

[0035] Функционализированные полимеры, к примеру, полученные прививанием малеинового ангидрида включают, например, модифицированные полиэтилены, модифицированные полипропилены, модифицированные сополимеры этилена-акрилата и модифицированные этиленвинилацетаты.[0035] Functionalized polymers, for example obtained by grafting maleic anhydride, include, for example, modified polyethylenes, modified polypropylenes, modified ethylene-acrylate copolymers, and modified ethylene vinyl acetate.

[0036] Можно использовать смеси двух и более смол. Кроме того, смола может быть смешана с антиоксидантом, термостабилизатором, УФ-поглотителем, пластификатором, пигментом, зародышеобразователем, антистатиком, антиадгезивом, противослипающей добавкой и т.д. Было показано, что применение таких систем термопластичных полимерных покрытий обеспечивает отличные характеристики при изготовлении жестяных банок и применении банок, например, в отношении срока хранения.[0036] Mixtures of two or more resins may be used. In addition, the resin can be mixed with an antioxidant, a heat stabilizer, a UV absorber, a plasticizer, a pigment, a nucleating agent, an antistatic agent, an anti-adhesive, an anti-stick additive, etc. It has been shown that the use of such systems of thermoplastic polymer coatings provides excellent performance in the manufacture of cans and the use of cans, for example, in relation to the shelf life.

[0037] В соответствии со вторым аспектом изобретение воплощено в способе получения стальной подложки с покрытием для упаковочных применений, включающем электроосаждение покрытия металлический хром-оксид хрома на подложку, причем электролитическое осаждение на упомянутую подложку упомянутого покрытия металлический хром-оксид хрома происходит в одну стадию электроосаждения из электролита, содержащего соединение трехвалентного хрома, необязательный хелатообразователь, необязательную повышающую проводимость соль, необязательный деполяризатор, необязательное ПАВ, и к которому могут быть добавлены кислота или основание для регулировки pH.[0037] In accordance with a second aspect, the invention is embodied in a method for producing a coated steel substrate for packaging applications, comprising electrodepositing a metal chromium chromium oxide coating on a substrate, wherein the electrolytic deposition of said metal chromium chromium oxide coating on said substrate occurs in a single electrodeposition step from an electrolyte containing a trivalent chromium compound, an optional chelating agent, an optional conductivity enhancing salt, an optional depot yarizator, optional surfactant, and to which may be added acid or base to adjust the pH.

[0038] В варианте осуществления электроосаждение покрытия Cr-CrOx осуществляют с применением электролита, в котором хелатообразователь содержит анион муравьиной кислоты, повышающая проводимость соль содержит катион щелочного металла, а деполяризатор содержит бромидсодержащую соль.[0038] In an embodiment, the electrodeposition of a Cr-CrOx coating is carried out using an electrolyte in which the chelating agent contains formic acid anion, the conductivity increasing salt contains an alkali metal cation, and the depolarizer contains a bromide-containing salt.

[0039] В варианте осуществления катионом в хелатоообразователе, повышающей проводимость соли и деполяризаторе является калий. Преимущество применения калия заключается в том, что его присутствие в электролите значительно повышает электропроводность раствора, более чем катион любого другого щелочного металла, что обеспечивает максимальный вклад в снижение напряжения на ячейке, требуемого для протекания процесса электроосаждения.[0039] In an embodiment, the cation in the chelating agent that increases the salt conductivity and the depolarizer is potassium. The advantage of using potassium is that its presence in the electrolyte significantly increases the conductivity of the solution, more than the cation of any other alkali metal, which provides the maximum contribution to the decrease in the cell voltage required for the course of the electrodeposition process.

[0040] В одном из вариантов осуществления изобретения состав электролита, применяемого для осаждения Cr-CrOx, был следующим: 120 г/л основного сульфата хрома, 250 г/л хлорида калия, 15 г/л бромида калия и 51,2 г/л формиата калия. pH доводили до значений между 2,3 и 2,8, измеряемых при 25°C, путем добавления серной кислоты.[0040] In one embodiment, the composition of the electrolyte used to precipitate Cr-CrOx was as follows: 120 g / L basic chromium sulfate, 250 g / L potassium chloride, 15 g / L potassium bromide and 51.2 g / L potassium formate. The pH was adjusted to between 2.3 and 2.8, measured at 25 ° C, by the addition of sulfuric acid.

[0041] Согласно изобретению хромсодержащее покрытие предпочтительно осаждают из электролита на основе трехвалентного хрома при температуре ванны между 40 и 70°C, предпочтительно по меньшей мере 45°C и/или не более 60°C.[0041] According to the invention, the chromium-containing coating is preferably deposited from a trivalent chromium-based electrolyte at a bath temperature between 40 and 70 ° C, preferably at least 45 ° C and / or not more than 60 ° C.

[0042] Неожиданно было обнаружено, что возможно электроосадить слой покрытия металлический хром-оксид хрома из этого электролита на одной технологической стадии. Из уровня техники следует, что добавление к электролиту буферного агента, такого как, например, борная кислота, совершенно необходимо для обеспечения возможности электроосаждения металлического хрома. Кроме того, сообщалось о том, что невозможно осадить металлический хром и оксид хрома из одного и того же электролита из-за этого буферного эффекта (буферный агент требуется для электроосаждения металлического хрома, но исключает образование оксидов хрома, и наоборот). Однако было обнаружено, что такое добавление буферного вещества не требовалось для осаждения металлического хрома при условии, что использовали достаточно высокую плотность катодного тока.[0042] It has been unexpectedly discovered that it is possible to electrodeposit the metallic chromium-chromium oxide coating layer from this electrolyte in one process step. From the prior art it follows that the addition of a buffering agent to the electrolyte, such as, for example, boric acid, is absolutely necessary to enable electrodeposition of metallic chromium. In addition, it was reported that it is impossible to precipitate metallic chromium and chromium oxide from the same electrolyte because of this buffering effect (a buffering agent is required for the electrodeposition of metallic chromium, but excludes the formation of chromium oxides, and vice versa). However, it was found that such a buffer addition was not required for the deposition of chromium metal, provided that a sufficiently high cathode current density was used.

[0043] Измеряли профили по глубине методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS), и измеренные пики отвечали Fe2p, Cr2p, O1s, Sn3d, C1s. Было отмечено, что Cr-ый слой состоит из смеси оксида Cr и металлического Cr и что оксид Cr не присутствует в качестве отдельного слоя на внешней поверхности, но смешан по всему слою. На это также указывает пик O, присутствующий по всему Cr-му слою. Во всех случаях слой Cr-CrOx имеет блестящий металлический вид.[0043] The depth profiles were measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and the measured peaks corresponded to Fe2p, Cr2p, O1s, Sn3d, C1s. It was noted that the Cr layer consists of a mixture of Cr oxide and metallic Cr and that Cr oxide is not present as a separate layer on the outer surface, but is mixed throughout the layer. This is also indicated by the peak O present throughout the Cr layer. In all cases, the Cr-CrOx layer has a shiny metallic appearance.

[0044] Считается, что для электроосаждения металлического хрома необходимо превысить некоторое пороговое значение плотности тока, что напрямую связано с pH у поверхности полосы, достигающим определенных значений в результате выделения газообразного водорода и установления равновесия различных (хелатированных) полигидроксидных комплексов хрома. Было обнаружено, что после перехода через это пороговое значение плотности тока электроосаждение слоя покрытия металлический хром-оксид хрома возрастает фактически линейно с возрастанием плотности тока, как наблюдается в случае обычного электроосаждения металлов, в соответствии с законом Фарадея. Фактическое значение пороговой плотности тока, видимо, напрямую связано с условиями массопереноса на поверхности полосы: было отмечено, что это пороговое значение возрастает при увеличении скоростей массопереноса. Это явление можно объяснить изменениями в значениях pH на поверхности полосы: при увеличении скоростей массопереноса поступление ионов гидроксония к поверхности увеличивается, обуславливая необходимость увеличения плотности катодного тока для поддержания заданного уровня pH (явно более высокого, чем pH в объеме) на поверхности полосы при установившихся условиях процесса. О верности этой гипотезы свидетельствуют результаты, полученных в ходе экспериментов, при которых pH объемного электролита меняли в диапазоне значений от 2,5 до 2,8: пороговое значение плотности тока снижается с увеличением значения pH. [0044] It is believed that for the deposition of metallic chromium, it is necessary to exceed a certain threshold value of the current density, which is directly related to the pH at the strip surface, reaching certain values as a result of the release of gaseous hydrogen and the establishment of equilibrium of various (chelated) polyhydroxide chromium complexes. It was found that after passing through this threshold value of the current density, the electrodeposition of the coating layer metal chromium-chromium oxide increases almost linearly with increasing current density, as is observed in the case of conventional electrodeposition of metals, in accordance with the Faraday law. The actual value of the threshold current density is apparently directly related to the conditions of mass transfer on the strip surface: it was noted that this threshold value increases with an increase in the mass transfer rates. This phenomenon can be explained by changes in the pH values on the strip surface: with increasing mass transfer rates, the influx of hydroxonium ions to the surface increases, necessitating an increase in the cathode current density to maintain a given pH level (clearly higher than the pH in volume) on the strip surface under steady conditions process. The validity of this hypothesis is evidenced by the results obtained during experiments in which the pH of the bulk electrolyte was changed in the range of values from 2.5 to 2.8: the threshold value of the current density decreases with increasing pH.

[0045] Что касается процесса электроосаждения покрытий Cr-CrOx из электролитов на основе трехвалентного хрома, то важно предотвратить/минимизировать окисление трехвалентного хрома до его шестивалентного состояния на аноде, и следует выбрать подходящий анод или материал анода. При использовании водородного газодиффузионного анода, как описано ниже и в совместно поданной заявке EP 12193623, можно предотвратить образование Cr(IV).[0045] Regarding the process of electrodeposition of Cr-CrOx coatings from trivalent chromium electrolytes, it is important to prevent / minimize the oxidation of trivalent chromium to its hexavalent state at the anode, and a suitable anode or anode material should be selected. By using a hydrogen gas diffusion anode, as described below and in co-filed EP 12193623, the formation of Cr (IV) can be prevented.

[0046] В варианте осуществления изобретения образование Cr(IV) можно предотвратить применением одного, более чем одного или единственного водородного газодиффузионного анода, на котором окисляется газообразный водород (H2(г)). H+ (протоны) в водном растворе связываются с одной или более молекулами воды, например, в виде ионов гидроксония (H3O+). Окисление H2(г) до H+(вод) предотвращает протекание нежелательных реакций окисления, таких как образование Cr(IV), которое происходит при более высоком анодном перенапряжении при использовании анода, на котором вода (H2O) окисляется до кислорода (O2(г)).[0046] In an embodiment of the invention, the formation of Cr (IV) can be prevented by using one, more than one or a single hydrogen gas diffusion anode on which hydrogen gas is oxidized (H 2 (g)). H + (protons) in an aqueous solution bind to one or more water molecules, for example, in the form of hydroxonium ions (H 3 O + ). Oxidation of H 2 (g) to H + (water) prevents undesired oxidation reactions, such as the formation of Cr (IV), which occurs at a higher anode overvoltage when using an anode on which water (H 2 O) is oxidized to oxygen (O 2 (g)).

[0047] Реакция H2(г) → 2H+(вод) + 2e- протекает при анодном потенциале 0,00 В (СВЭ). Реакция 2H2O → 4H+(вод) + O2(г) + 4e- протекает при анодном потенциале 1,23 В (СВЭ). При использовании анода, на котором вода окисляется до кислорода, возможны реакции, которые не были бы возможны при применении анода, на котором окисляется газообразный водород.[0047] The reaction H 2 (g) → 2H + (water) + 2e - proceeds at an anode potential of 0.00 V (CBE). The reaction 2H 2 O → 4H + (water) + O 2 (g) + 4e - proceeds at an anodic potential of 1.23 V (SVE). When using an anode on which water is oxidized to oxygen, reactions are possible that would not be possible when using an anode on which hydrogen gas is oxidized.

[0048] Одна из таких нежелательных реакций окисления - это окисление Cr(III) до Cr(VI), и эту реакцию окисления можно полностью подавить при использовании водородного газодиффузионного анода (ГДА), на котором H2(г) окисляется до H+.[0048] One such undesirable oxidation reaction is the oxidation of Cr (III) to Cr (VI), and this oxidation reaction can be completely suppressed by using a hydrogen gas diffusion anode (GDA) on which H 2 (g) is oxidized to H + .

[0049] В одном из вариантов осуществления способа H2(г) окисляется на газодиффузионном аноде до H+(вод) в выходом по току по меньшей мере 99%, предпочтительно 100%. Чем больше выход по току, тем меньше вероятность нежелательных побочных реакций. Таким образом, предпочтительно, чтобы выход по току составлял по меньшей мере 99%, а предпочтительно 100%. На основании термодинамических и кинетических соображений можно заключить, что применение водородного газодиффузионного анода полностью устраняет риск окисления Cr(III), поскольку рабочий потенциал анода слишком низкий для того, чтобы происходило окисление Cr(III).[0049] In one embodiment of the method, H 2 (g) is oxidized at the gas diffusion anode to H + (water) in a current output of at least 99%, preferably 100%. The greater the current efficiency, the less the likelihood of unwanted adverse reactions. Thus, it is preferred that the current efficiency is at least 99%, and preferably 100%. Based on thermodynamic and kinetic considerations, it can be concluded that the use of a hydrogen gas diffusion anode completely eliminates the risk of Cr (III) oxidation, since the working potential of the anode is too low for Cr (III) oxidation to occur.

[0050] Термодинамически, при стандартных условиях (т.е. температуре 25°C и давлении 1 атм), электродного потенциала >0 В уже достаточно для окисления H2(г) до H+(вод), тогда как для окисления H2O до O2(г) требуется электродный потенциал >1,23 В. Cr(III) может окисляться только до Cr(VI), когда электродный потенциал >1,35 В.[0050] Thermodynamically, under standard conditions (ie, a temperature of 25 ° C and a pressure of 1 atm), an electrode potential> 0 V is already sufficient for oxidation of H 2 (g) to H + (water), while for oxidation of H 2 O to O 2 (g) requires an electrode potential> 1.23 V. Cr (III) can only be oxidized to Cr (VI) when the electrode potential> 1.35 V.

[0051] Электродный потенциал измеряли относительно стандартного водородного электрода. Стандартный водородный электрод (СВЭ) - это окислительно-восстановительный электрод, лежащий в основе термодинамической шкалы окислительно-восстановительных потенциалов. Его абсолютный электродный потенциал оценен равным 4,44±0,02 В при 25°C, но чтобы дать основу для сравнения со всеми другими электродными реакциями, потенциал стандартного водородного электрода (E0) принимается равным нулю при всех температурах. Потенциалы любых других электродов сравнивают с потенциалом стандартного водородного электрода при той же температуре.[0051] The electrode potential was measured relative to a standard hydrogen electrode. A standard hydrogen electrode (SVE) is a redox electrode that underlies the thermodynamic scale of redox potentials. Its absolute electrode potential was estimated to be 4.44 ± 0.02 V at 25 ° C, but in order to provide a basis for comparison with all other electrode reactions, the potential of a standard hydrogen electrode (E 0 ) is assumed to be zero at all temperatures. The potentials of any other electrodes are compared with the potential of a standard hydrogen electrode at the same temperature.

[0052] Преобладающий равновесный (при нулевом токе) потенциал можно рассчитать по уравнению Нернста, подставляя соответствующие температуру, давление и активности электроактивных частиц. Анодный рабочий потенциал (при ненулевом токе), необходимый для создания конкретного анодного тока, определяют по перенапряжению активации (т.е. разности потенциалов, требуемой для протекания электродной реакции) и концентрационному перенапряжению (т.е. разности потенциалов, требуемой для компенсации градиентов концентрации электроактивных частиц на электроде).[0052] The predominant equilibrium (at zero current) potential can be calculated by the Nernst equation, substituting the corresponding temperature, pressure and activity of electroactive particles. The anode working potential (at a non-zero current) necessary to create a specific anode current is determined by the activation overvoltage (i.e., the potential difference required for the electrode reaction) and the concentration overvoltage (i.e. the potential difference required to compensate for concentration gradients electroactive particles on the electrode).

[0053] Вследствие низкого анодного перенапряжения, необходимого для окисления H2(г) до H+(вод), рабочий анодный потенциал всегда будет гораздо ниже того значения, при котором может происходить окисление Cr(III) (см. фиг. 4, где приведена зависимость тока от потенциала анода относительно СВЭ). Во-первых, это приводит к меньшему потреблению энергии в процессе электроосаждения. Во-вторых, при анодном потенциале ниже примерно 1,35 В окисление Cr(III) до Cr(VI) невозможно (указано перечеркнутой стрелкой).[0053] Due to the low anode overvoltage required for the oxidation of H 2 (g) to H + (water), the working anode potential will always be much lower than the value at which Cr (III) oxidation can occur (see FIG. 4, where The dependence of the current on the anode potential relative to the SHE is shown). Firstly, this leads to less energy consumption during electrodeposition. Secondly, at an anode potential below about 1.35 V, oxidation of Cr (III) to Cr (VI) is not possible (indicated by a crossed arrow).

[0054] В одном из вариантов осуществления в электролит не добавляют деполяризатор. При использовании водородного газодиффузионного анода добавление деполяризатора в электролит уже не требуется.[0054] In one embodiment, a depolarizer is not added to the electrolyte. When using a hydrogen gas diffusion anode, the addition of a depolarizer to the electrolyte is no longer required.

[0055] Применение водородного газодиффузионного анода обладает тем дополнительным преимуществом, что становится возможным использовать хлоридсодержащий электролит без риска образования хлора. Этот газообразный хлор потенциально вреден для окружающей среды и рабочих и поэтому нежелателен. Это означает, что в случае электролита с Cr(III) такой электролит может быть частично или полностью выполнен на основе хлоридов. Преимущество применения электролита на основе хлоридов заключается в том, что проводимость электролита гораздо выше, чем в случае электролита на основе только сульфатов, что приводит к более низкому напряжению на ячейке, необходимому для протекания электроосаждения, т.е. к более низкому расходу энергии.[0055] The use of a hydrogen gas diffusion anode has the additional advantage that it becomes possible to use a chloride-containing electrolyte without the risk of chlorine formation. This chlorine gas is potentially harmful to the environment and workers and therefore undesirable. This means that in the case of an electrolyte with Cr (III), such an electrolyte can be partially or completely based on chlorides. The advantage of using an electrolyte based on chlorides is that the conductivity of the electrolyte is much higher than in the case of an electrolyte based only on sulfates, which leads to a lower cell voltage required for the deposition, i.e. to lower energy consumption.

[0056] Реакция окисления растворенного водорода на активной поверхности электрокатализатора - это очень быстрый процесс. Поскольку растворимость водорода в жидком электролите часто низкая, эта реакция окисления может легко стать лимитированной ограничениями массопереноса. Для преодоления ограничений массопереноса были специально разработаны пористые электроды. Водородный газодиффузионный анод - это пористый анод, содержащий трехфазную границу раздела газообразного водорода, жидкого электролита и твердого электрокатализатора (например, платины), который нанесен на электропроводящую пористую матрицу (например, пористый углерод или пористый пенометалл). Основное преимущество использования такого пористого электрода заключается в том, что он обеспечивает очень большую площадь внутренней поверхности для реакции, заключенной в малом объеме, в сочетании со значительно сокращенной длиной диффузионного пути от границы раздела газ/жидкость до реакционных центров. За счет такой конструкции скорость массопереноса водорода значительно возрастает, в то время как истинная локальная плотность тока снижается при данной общей плотности тока на электроде, что приводит к меньшему электродному потенциалу.[0056] The oxidation reaction of dissolved hydrogen on the active surface of the electrocatalyst is a very fast process. Since the solubility of hydrogen in a liquid electrolyte is often low, this oxidation reaction can easily become limited by the limitations of mass transfer. To overcome the limitations of mass transfer, porous electrodes have been specially developed. A hydrogen gas diffusion anode is a porous anode containing a three-phase interface between gaseous hydrogen, a liquid electrolyte and a solid electrocatalyst (e.g., platinum), which is deposited on an electrically conductive porous matrix (e.g., porous carbon or porous foam metal). The main advantage of using such a porous electrode is that it provides a very large internal surface area for a reaction enclosed in a small volume, combined with a significantly reduced diffusion path from the gas / liquid interface to the reaction centers. Due to this design, the mass transfer rate of hydrogen increases significantly, while the true local current density decreases at a given total current density on the electrode, which leads to a lower electrode potential.

[0057] Газодиффузионный анод в сборе, применяемый в предложенном способе электроосаждения, как правило, включают следующие функциональные компоненты (см. фиг. 5): камера 1 подачи газа, токоотвод 2 и газодиффузионный анод, состоящий из гидрофобного пористого газодиффузионного транспортного слоя 3 в сочетании с гидрофильным реакционным слоем 4 (см. фиг. 5). Последний представляет собой сеть микропор, которые (частично) затоплены жидким электролитом. Необязательно, реакционный слой снаружи снабжен протонообменной мембраной 5, например, мембраной Нафион (Nafion®), для предотвращения диффузии химических веществ (таких как анионы или большие нейтральные молекулы), присутствующих в объеме жидкого электролита внутри газодиффузионного анода, поскольку эти соединения могут потенциально отравлять электрокаталитические центры, вызывая ухудшение электрокаталитической активности.[0057] The complete gas diffusion anode used in the proposed electrodeposition process typically includes the following functional components (see FIG. 5): gas supply chamber 1, current collector 2, and gas diffusion anode consisting of a hydrophobic porous gas diffusion transport layer 3 in combination with a hydrophilic reaction layer 4 (see Fig. 5). The latter is a network of micropores that are (partially) flooded with liquid electrolyte. Optionally, the reaction layer on the outside is provided with proton exchange membrane 5, for example, membrane Nafion (Nafion ®), in order to prevent the diffusion of chemicals (such as anions or large neutral molecules) present in the volume of the liquid electrolyte inside of the gas diffusion anode, since these compounds can potentially poison the electrocatalytic centers, causing a deterioration in electrocatalytic activity.

[0058] Основная функция камеры подачи газа заключается в равномерной подаче газообразного водорода к гидрофобной задней стороне водородного газодиффузионного анода. Необходимы два подсоединения камеры подачи газа: одно - для подачи газообразного водорода и одно - чтобы позволить продувать небольшое количество газообразного водорода, чтобы предотвратить накопление газофазных загрязнений, потенциально присутствующих в следовых количествах в подаваемом газообразном водороде. Камера подачи водорода часто содержит структуру канального типа, которая обеспечивает равномерное распределение газообразного водорода по гидрофобной задней стороне.[0058] The main function of the gas supply chamber is to uniformly supply hydrogen gas to the hydrophobic back side of the hydrogen gas diffusion anode. Two connections are required for the gas supply chamber: one to supply hydrogen gas and one to allow small amounts of hydrogen gas to be purged to prevent the accumulation of gas-phase contaminants potentially present in trace amounts in the supplied hydrogen gas. The hydrogen supply chamber often contains a channel-type structure that provides a uniform distribution of hydrogen gas over the hydrophobic back side.

[0059] Токоотвод 2 (обычно) прикреплен к гидрофобной задней стороне 3 водородного газодиффузионного анода, чтобы сделать возможным перенос электрического тока, генерируемого внутри анода, на выпрямитель (не показан на фиг. 5). Эту пластину токоотвода следует изготовить таким образом, чтобы позволить газообразному водороду контактировать с задней стороной водородного газодиффузионного анода с тем, чтобы он мог транспортироваться к реакционноспособной стороне внутри газодиффузионного анода. Обычно этого достигают путем применения электропроводной пластины с большим числом отверстий, сетки или просечно-вытяжного листа, выполненного, например, из титана.[0059] A collector 2 (usually) is attached to the hydrophobic rear side 3 of the hydrogen gas diffusion anode to allow the electric current generated inside the anode to be transferred to a rectifier (not shown in FIG. 5). This collector plate should be made in such a way as to allow gaseous hydrogen to contact the rear side of the hydrogen gas diffusion anode so that it can be transported to the reactive side inside the gas diffusion anode. This is usually achieved by using an electrically conductive plate with a large number of holes, a mesh or expanded metal sheet made, for example, of titanium.

[0060] Функциональные возможности газоподающих каналов и токоотвода также можно сочетать в едином компоненте, который в таком случае прижимают к гидрофобной задней стороне газодиффузионного анода.[0060] The functionality of the gas supply channels and the collector can also be combined into a single component, which in this case is pressed against the hydrophobic back side of the gas diffusion anode.

[0061] По мере того как газообразный водород диффундирует через гидрофобную заднюю сторону водородного газодиффузионного анода, он вступает в контакт с электролитом, присутствующим в гидрофильной части анода, т.е. с реакционным слоем (см. фиг. 5, справа). На границе раздела газ/жидкость (между 3 и 4) газообразный водород растворяется в электролите и переносится за счет диффузии к электрокаталитически активным центрам водородного газодиффузионного анода. Обычно в качестве электрокатализатора используют платину, но также можно использовать и другие материалы, такие как сплавы платина-рутений или платина-молибден. На электрокаталитических центрах растворенный водород окисляется: образовавшиеся электроны переносятся через проводящую матрицу газодиффузионного анода (обычно углеродную матрицу) к токоотводу 2, в то время как ионы гидроксония (H+) диффундируют через протонообменную мембрану в электролит.[0061] As gaseous hydrogen diffuses through the hydrophobic back side of the hydrogen gas diffusion anode, it comes into contact with an electrolyte present in the hydrophilic part of the anode, i.e. with a reaction layer (see Fig. 5, right). At the gas / liquid interface (between 3 and 4), gaseous hydrogen is dissolved in the electrolyte and transferred through diffusion to the electrocatalytically active centers of the hydrogen gas diffusion anode. Typically, platinum is used as the electrocatalyst, but other materials such as platinum-ruthenium alloys or platinum-molybdenum can also be used. At electrocatalytic centers, dissolved hydrogen is oxidized: the formed electrons are transferred through the conductive matrix of the gas diffusion anode (usually a carbon matrix) to collector 2, while hydroxonium ions (H + ) diffuse through the proton exchange membrane into the electrolyte.

[0062] В одном из вариантов осуществления подложка с покрытием дополнительно снабжена с одной или обеих сторон органическим покрытием, состоящим из термоотверждающегося органического покрытия, на стадии лакирования, или термопластичным однослойным или термопластичным многослойным полимерным покрытием на стадии припрессовки (ламинирования) пленки или стадии прямой экструзии.[0062] In one embodiment, the coated substrate is further provided on one or both sides with an organic coating consisting of a thermosetting organic coating in a varnishing step, or with a thermoplastic single layer or thermoplastic multilayer polymer coating at the film pressing (lamination) stage or direct extrusion stage .

[0063] В одном из вариантов осуществления термопластичное полимерное покрытие - это система полимерных покрытий, включающая один или более слоев с использованием термопластов, таких как сложные полиэфиры или полиолефины, но также может включать акриловые смолы, полиамиды, поливинилхлорид, фторуглеродные полимеры, поликарбонаты, стирольные смолы, АБС-пластики, хлорированные простые полиэфиры, иономеры, уретановые смолы и функционализированные полимеры; и/или их сополимеры; и/или их смеси.[0063] In one embodiment, the thermoplastic polymer coating is a polymer coating system comprising one or more layers using thermoplastics such as polyesters or polyolefins, but may also include acrylic resins, polyamides, polyvinyl chloride, fluorocarbon polymers, polycarbonates, styrene resins, ABS plastics, chlorinated polyethers, ionomers, urethane resins and functionalized polymers; and / or their copolymers; and / or mixtures thereof.

[0064] Предпочтительно, подложку очищают перед электроосаждением Cr-CrOx путем погружения подложки в раствор карбоната натрия, содержащий от 1 до 50 г/л Na2CO3 при температуре от 35 до 65°C, и при этом подают плотность катодного тока от 0,5 и 2 А/дм2 на период времени от 0,5 до 5 с.[0064] Preferably, the substrate is cleaned before electrodeposition of Cr-CrOx by immersing the substrate in a sodium carbonate solution containing from 1 to 50 g / l Na 2 CO 3 at a temperature of from 35 to 65 ° C, and a cathodic current density of from 0 is supplied , 5 and 2 A / dm 2 for a period of time from 0.5 to 5 s.

[0065] Предпочтительно, раствор карбоната натрия содержит по меньшей мере 2 и/или не больше 5 г/л Na2CO3.[0065] Preferably, the sodium carbonate solution contains at least 2 and / or not more than 5 g / l Na 2 CO 3 .

[0066] Изобретение далее объяснено при помощи следующих неограничивающих примеров и чертежей.[0066] The invention is further explained by the following non-limiting examples and drawings.

[0067] Пример 1 (не часть изобретения): Листы традиционной, непассивированной, оплавленной белой жести (сталь обычного сорта и отпуска) с весом оловянного покрытия 2,8 г Sn/м2 на обеих сторонах сначала подвергли электролитической предварительной обработке для минимизирования толщины слоя оксида олова. Это осуществляли путем погружения листов в раствор карбоната натрия (3,1 г/л Na2CO3, температура 50°C) и подачи плотности катодного тока 0,8 А/дм2 на 2 с. После промывания деионизованной водой образцы погружали в электролит с трехвалентным хромом, выдерживаемый при 50°C и состоящий из: 120 г/л основного сульфата хрома, 250 г/л хлорида калия, 15 г/л бромида калия и 51,2 г/л формиата калия. pH этого раствора доводили до 2,3, измеряемого при 25°C, путем добавления серной кислоты. Покрытие Cr-CrOx, содержащее 21-25 мг Cr/м2 (измерено методом рентгеновской флуоресценции, XRF), осаждали на поверхность при подаче плотности катодного тока 10 А/дм2 приблизительно на 1 с, используя анод из платинированного титана в качестве противоэлектрода. Полученные таким образом образцы обладали металлическим блеском.[0067] Example 1 (not part of the invention): Sheets of traditional, non-passivated, fused tinplate (steel of ordinary grade and tempering) with a tin coating weight of 2.8 g Sn / m 2 on both sides were first subjected to electrolytic pre-treatment to minimize layer thickness tin oxide. This was done by immersing the sheets in a solution of sodium carbonate (3.1 g / l Na 2 CO 3 , temperature 50 ° C) and applying a cathode current density of 0.8 A / dm 2 for 2 s. After washing with deionized water, the samples were immersed in an electrolyte with trivalent chromium, maintained at 50 ° C and consisting of: 120 g / l of basic chromium sulfate, 250 g / l of potassium chloride, 15 g / l of potassium bromide and 51.2 g / l of formate potassium. The pH of this solution was adjusted to 2.3, measured at 25 ° C, by the addition of sulfuric acid. A Cr-CrOx coating containing 21-25 mg Cr / m 2 (measured by X-ray fluorescence, XRF) was deposited onto the surface by applying a cathodic current density of 10 A / dm 2 for about 1 s using a platinum titanium anode as a counter electrode. The samples thus obtained possessed a metallic luster.

[0068] При исследовании пассивирующего действия тонкого покрытия Cr-CrOx на белой жести образцы подвергали испытанию на долгосрочное хранение при 40°C при статическом уровне относительной влажности (ОВ) 80%. Затем измеряют количество оксида олова, образовавшееся на поверхности белой жести во время хранения через 2 недели и через 4 недели воздействия, и сравнивают с количеством оксида олова, присутствовавшим на образце до испытания на хранение (обозначено как "0 недель"). Определение толщины слоя оксида олова проводили кулонометрическим методом, как описано в работе S.C. Britton, "Tin vs corrosion" («Олово против коррозии»), Публикация ITRI № 510 (1975), Глава 4. Слой оксида олова восстанавливают контролируемым небольшим катодным током в 0,1%-7ном растворе бромистоводородной кислоты (HBr), который очищен от кислорода при помощи продувки азотом. За развитием восстановления оксида следят путем измерения потенциала, и пошедший на полное восстановление заряд (выраженный в кулонах на м2 или Кл/м2) служит мерой толщины слоя оксида олова. Результаты для образца по Примеру 1 представлены в таблице 1, включая характеристики контрольного материала, который представляет собой ту же белую жесть, которая была пассивирована с использованием шестивалентного хрома, т.е. так называемую пассивированную белую жесть 311.[0068] In the study of the passivating effect of a thin coating of Cr-CrOx on tinplate, the samples were tested for long-term storage at 40 ° C with a static level of relative humidity (RH) of 80%. Then measure the amount of tin oxide formed on the surface of tinplate during storage after 2 weeks and after 4 weeks of exposure, and compare with the amount of tin oxide present on the sample before storage tests (indicated as "0 weeks"). The thickness of the tin oxide layer was determined by coulometric method, as described by SC Britton, “Tin vs corrosion”, ITRI Publication No. 510 (1975), Chapter 4. The tin oxide layer was reduced with a controlled small cathodic current of 0 , 1% -7% solution of hydrobromic acid (HBr), which is purified from oxygen by purging with nitrogen. The development of oxide reduction is monitored by measuring the potential, and the charge that goes to full recovery (expressed in coulombs per m 2 or C / m 2 ) serves as a measure of the thickness of the tin oxide layer. The results for the sample of Example 1 are presented in table 1, including the characteristics of the control material, which is the same tin plate that was passivated using hexavalent chromium, i.e. the so-called passivated tinplate 311.

[0069][0069]

Таблица 1Table 1 Толщина слоя оксида олова (в Кл/м2)Tin oxide layer thickness (in C / m 2 ) Хранение при 40°C, 80% ОВStorage at 40 ° C, 80% RH ETP-311 (контроль)ETP-311 (control) ETP - Cr-CrOx согласно Примеру 1 (25 мг/м2 Cr)ETP - Cr-CrOx according to Example 1 (25 mg / m 2 Cr) 0 недель0 weeks 1212 11eleven 2 недели2 weeks 1212 1212 4 недели4 weeks 1313 11eleven

[0070] Результаты показывают, что непассивированная белая жесть, обработанная в соответствии с настоящим изобретением для получения легкого покрытия Cr-CrOx, обладает совершенной стабильностью в отношении роста оксида олова и полностью сопоставима по своим характеристикам с традиционной пассивированной белой жестью 311.[0070] The results show that the non-passivated tinplate, treated in accordance with the present invention to obtain a light coating of Cr-CrOx, has perfect stability with respect to the growth of tin oxide and is completely comparable in its characteristics with traditional passivated white tin 311.

[0071] Пример 2 (не часть изобретения): Листы традиционной, непассивированной, оплавленной белой жести (сталь обычного сорта и отпуска), с весом оловянного покрытия 2,8 г Sn/м2 на обеих сторонах, сначала подвергли электролитической предварительной обработке для минимизирования толщины слоя оксида олова. Это осуществляли путем погружения листов в раствор карбоната натрия (3,1 г/л Na2CO3, температура 50°C) и подачи плотности катодного тока 0,8 А/дм2 на 2 с. После промывания деионизованной водой образцы погружали в электролит с трехвалентным хромом, выдерживаемый при 50°C и состоящий из: 120 г/л основного сульфата хрома, 250 г/л хлорида калия, 15 г/л бромида калия и 51,2 г/л формиата калия. pH этого раствора доводили до 2,3, измеряемого при 25°C, путем добавления серной кислоты. Покрытие Cr-CrOx, содержащее 65-75 мг Cr/м2 (измерено методом XRF), осаждали на поверхность при подаче плотности катодного тока 15 А/дм2 приблизительно на 1 секунду, используя анод из платинированного титана в качестве противоэлектрода. Все полученные таким образом образцы обладали металлическим блеском. На фиг. 1 и 2 показано типичное СЭМ-изображение, которое демонстрирует осаждение очень мелкодисперсных зерен металлического хрома-оксида хрома на поверхности олова.[0071] Example 2 (not part of the invention): Sheets of traditional, non-passivated, fused tinplate (steel of ordinary grade and tempering), with a tin coating weight of 2.8 g Sn / m 2 on both sides, were first subjected to electrolytic pre-treatment to minimize tin oxide layer thickness. This was done by immersing the sheets in a solution of sodium carbonate (3.1 g / l Na 2 CO 3 , temperature 50 ° C) and applying a cathode current density of 0.8 A / dm 2 for 2 s. After washing with deionized water, the samples were immersed in an electrolyte with trivalent chromium, maintained at 50 ° C and consisting of: 120 g / l of basic chromium sulfate, 250 g / l of potassium chloride, 15 g / l of potassium bromide and 51.2 g / l of formate potassium. The pH of this solution was adjusted to 2.3, measured at 25 ° C, by the addition of sulfuric acid. A Cr-CrOx coating containing 65-75 mg Cr / m 2 (measured by XRF) was deposited onto the surface by applying a cathode current density of 15 A / dm 2 for approximately 1 second using a platinum titanium anode as a counter electrode. All samples thus obtained possessed a metallic luster. In FIG. Figures 1 and 2 show a typical SEM image that depicts the deposition of very finely dispersed grains of metallic chromium-chromium oxide on a tin surface.

[0072] Затем листы лакировали, нанося имеющуюся в продаже систему эпоксиангидридного лака (Vitalure™ 120 производства AkzoNobel). После этого лакированные листы локально деформировали для испытания на вытяжку по Эриксену. [0072] The sheets were then varnished using a commercially available epoxy anhydride varnish system (Vitalure ™ 120 manufactured by AkzoNobel). After that, the lacquered sheets were locally deformed for the Ericksen hood test.

[0073] Для анализа характеристик покрытой хромом-оксидом хрома белой жести провели несколько испытаний по стерилизации для оценки адгезии во влажном состоянии на плоском и деформированном материале. Всего во время этих испытаний было использовано 5 различных сред для стерилизации, как показано в таблице 2.[0073] To analyze the characteristics of chromium oxide coated with tinplate, several sterilization tests were performed to evaluate wet adhesion on a flat and deformed material. A total of 5 different sterilization media were used during these tests, as shown in Table 2.

[0074][0074]

Таблица 2table 2 Условия испытаний по стерилизацииSterilization Test Conditions ТипType of Среда для стерилизацииSterilization medium Температура [°C]Temperature [° C] Время [мин]Time [min] Солевой растворSaline solution 3,6 вес.% NaCl3.6 wt.% NaCl 121121 9090 Уксусная кислотаAcetic acid 1 вес.% CH3COOH1 wt.% CH 3 COOH 121121 9090 ЦистеинCysteine 3,56 г/л KH2PO4+7,22 г/л
Na2HPO4⋅2H2O+0,5 г/л C3H7NO2S⋅HCl⋅H2O
(в буферном растворе, pH=7)
3.56 g / l KH 2 PO 4 +7.22 g / l
Na 2 HPO 4 ⋅ 2H 2 O + 0.5 g / l C 3 H 7 NO 2 S⋅HCl⋅H 2 O
(in buffer solution, pH = 7)
121121 9090
Соль-кислотаSalt acid 18,7 г/л NaCl+30 г/л CH3COOH18.7 g / l NaCl + 30 g / l CH 3 COOH 121121 6060 Молочная кислотаLactic acid 22,5 г/л C3H6O3 22.5 g / l C 3 H 6 O 3 121121 6060

[0075] После стерилизации оценивали уровень адгезии лака к панелям (при помощи испытания на поперечный пропил и измерения силы адгезии методом клейкой ленты (ISO 2409:1992(E)), формирование пузырей (размер и число пузырей) и видимое обесцвечивание. Общие результаты представлены в таблице 3, включая характеристики контрольного материала, который представляет собой ту же белую жесть, которая была пассивирована с использованием шестивалентного хрома, т.е. так называемую пассивированную белую жесть 311. Характеристики оценивают по шкале от 0 до 5, где 0 соответствует отличным характеристикам, а 5 - очень плохим характеристикам. Результаты усредняют по ряду измерений, что приводит к оценкам с точностью до одного знака после запятой.[0075] After sterilization, the level of adhesion of the varnish to the panels was evaluated (using a transverse cut test and measuring the adhesion force by the adhesive tape method (ISO 2409: 1992 (E)), the formation of bubbles (size and number of bubbles) and apparent discoloration. General results are presented. in table 3, including the characteristics of the control material, which is the same tin plate that was passivated using hexavalent chromium, i.e. the so-called passivated tin plate 311. The characteristics are evaluated on a scale from 0 to 5, where 0 s tvetstvuet excellent performance, and 5 -. a very poor performance results averaged over a number of measurements, which leads to estimates, up to one decimal place.

[0076][0076]

Таблица 3Table 3 Результаты испытаний по адгезии лакаLacquer adhesion test results Тип стерилизацииType of sterilization ETP-311 (контроль)ETP-311 (control) ETP - Cr-CrOxETP - Cr-CrOx ПлоскийFlat Солевой растворSaline solution 22 1,51,5 Уксусная кислотаAcetic acid 4four 1,51,5 ЦистеинCysteine 1one 1one Соль-кислотаSalt acid 55 1one Молочная кислотаLactic acid 33 22 КупольныйDome Солевой растворSaline solution 22 1one Уксусная кислотаAcetic acid 3,53,5 1,51,5 ЦистеинCysteine 4,54,5 0,50.5 Соль-кислотаSalt acid 4four 0,50.5 Молочная кислотаLactic acid 33 2,52,5

[0077] Изобретатели обнаружили, что вариант белой жести, изготовленный в соответствии с изобретением, обладал такими же или лучшими характеристиками, чем в случае стандартной белой жести, пассивированной с использованием шестивалентного хрома (т.е. контроль). Удивителен тот факт, что не обнаружено окрашивание серой материала по изобретению, чего трудно достичь в случае обычной пассивированной белой жести и особенно сложно добиться при альтернативных вариантах пассивации белой жести без шестивалентного хрома.[0077] The inventors have found that the tinplate variant made in accordance with the invention had the same or better characteristics than the standard tinplate passivated using hexavalent chromium (ie, control). It is surprising that no staining of the gray material according to the invention was found, which is difficult to achieve in the case of conventional passivated tinplate and it is especially difficult to achieve with alternative passivation of tinplate without hexavalent chromium.

[0078] Пример 3: Рулон черной жести (BP) (сталь обычного сорта и отпуска), не содержащую какого-либо металлического покрытия, обрабатывали на поточной линии с линейной скоростью 20 м/мин. Последовательность обработки начиналась со щелочной очистки стали путем пропускания полосы на приблизительно 10 с через раствор, содержащий 30 мл/л промышленного очистителя (Percy P3) и 40 г/л NaOH, который поддерживали при 60°C. Во время очистки полосы подавали плотность анодного тока 1,3 А/дм2. После промывки деионизованной водой стальную полосу пропускали через раствор кислоты на приблизительно 10 с для активации поверхности. Раствор кислоты состоял из 50 г/л H2SO4, который поддерживали при 25°C. После промывания деионизованной водой стальную полосу пропускали в гальваническую ванну, содержавшую электролит на основе трехвалентного хрома, поддерживаемый при 50°C. Этот электролит состоял из: 120 г/л основного сульфата хрома, 250 г/л хлорида калия, 15 г/л бромида калия и 51,2 г/л формиата калия. pH этого раствора доводили до 2,3, измеряемого при 25°C, путем добавления серной кислоты. Гальваническая ванна содержала набор анодов из платинированного титана. Во время обработки полосы подавали плотность катодного тока приблизительно 17 А/дм2 в течение чуть больше 1 с для электроосаждения покрытия хром-оксид хрома в количестве 60-70 мг Cr/м2 (измерено методом XRF) на поверхность черной жести. Все полученные таким образом образцы обладали металлическим блеском. На фиг. 1 и 2 показано типичное СЭМ-изображение, которое демонстрирует осаждение очень мелкодисперсных зерен металлического хрома-оксида хрома на поверхности стали.[0078] Example 3: a roll of black sheet metal (BP) (steel of ordinary grade and tempering) not containing any metal coating was processed on a production line with a linear speed of 20 m / min. The treatment sequence began with alkaline cleaning of the steel by passing a strip for approximately 10 seconds through a solution containing 30 ml / l of industrial cleaner (Percy P3) and 40 g / l of NaOH, which was maintained at 60 ° C. During strip cleaning, an anode current density of 1.3 A / dm 2 was applied. After washing with deionized water, a steel strip was passed through an acid solution for approximately 10 seconds to activate the surface. The acid solution consisted of 50 g / L H 2 SO 4 , which was maintained at 25 ° C. After washing with deionized water, the steel strip was passed into a plating bath containing trivalent chromium electrolyte, maintained at 50 ° C. This electrolyte consisted of: 120 g / l of basic chromium sulfate, 250 g / l of potassium chloride, 15 g / l of potassium bromide and 51.2 g / l of potassium formate. The pH of this solution was adjusted to 2.3, measured at 25 ° C, by the addition of sulfuric acid. The plating bath contained a set of platinum titanium anodes. During the processing of the strip, a cathode current density of approximately 17 A / dm 2 was applied for a little more than 1 s for electrodeposition of the chromium-chromium oxide coating in an amount of 60-70 mg Cr / m 2 (measured by XRF) on the surface of black metal. All samples thus obtained possessed a metallic luster. In FIG. Figures 1 and 2 show a typical SEM image that depicts the deposition of very finely dispersed grains of metallic chromium-chromium oxide on a steel surface.

[0079] Полученный таким образом материал пропускали через покрывающую линию для нанесения коммерчески доступной пленки ПЭТФ толщиной 20 микрометров при помощи термосваривания. После припрессовки пленки полосу с покрытием подогревали до температур выше точки плавления ПЭТФ, а затем резко охлаждали в воде при комнатной температуре в соответствии с обычным способом обработки для ламинирования пленки ПЭТФ на металл. Ту же процедуру выполняли при изготовлении контрольного материала, используя коммерчески доступный рулон ECCS.[0079] The material thus obtained was passed through a coating line for applying a commercially available PET film 20 microns thick by heat sealing. After pressing the film, the coated strip was heated to temperatures above the melting point of PET, and then sharply cooled in water at room temperature in accordance with the usual processing method for laminating a PET film on a metal. The same procedure was performed in the manufacture of control material using a commercially available ECCS roll.

[0080] Эти ламинированные материалы использовали для получения стандартных жестяных банок DRD для пищевых консервов (211×400). Во всех случаях сухая адгезия пленки ПЭТФ к стенке банки была отличной. Это подтверждали путем измерения сил T-образного отслаивания пленки ПЭТФ от стенки банки, которые оказались аналогичными значениям в случае пленки ПЭТФ, нанесенной как на материал по изобретению, так и на коммерческую ECCS (~7 Н/15 мм).[0080] These laminated materials were used to make standard DRD cans for canned food (211 × 400). In all cases, the dry adhesion of the PET film to the can wall was excellent. This was confirmed by measuring the forces of the T-shaped peeling of the PET film from the can wall, which turned out to be similar to the values for the PET film deposited both on the material of the invention and on commercial ECCS (~ 7 N / 15 mm).

[0081] После этого банки DRD заполняли различными средами, закрывали и подвергали стерилизационной обработке. Обрабатывали некоторые банки, которые имели сделанную на стенке банки царапину, для моделирования и наблюдения эффекта случайного повреждения покрытия. Обзор типов проведенных испытаний по стерилизации представлен в таблице 4.[0081] Thereafter, the DRD cans were filled with various media, closed, and sterilized. We processed some cans that had a scratch made on the can wall to model and observe the effect of accidental damage to the coating. An overview of the types of sterilization tests performed is presented in Table 4.

Таблица 4Table 4 Условия испытаний по стерилизацииSterilization Test Conditions ТипType of Среда для стерилизацииSterilization medium Температура [°C]Temperature [° C] Время [мин]Time [min] Солевой растворSaline solution 3,6 вес.% NaCl3.6 wt.% NaCl 121121 6060 Уксусная кислотаAcetic acid 1 вес.% CH3COOH1 wt.% CH 3 COOH 121121 6060 ЦистеинCysteine 3,56 г/л KH2PO4+7,22 г/л
Na2HPO4⋅2H2O+0,5 г/л
C3H7NO2S⋅HCl·H2O (в буферном растворе, pH=7)
3.56 g / l KH 2 PO 4 +7.22 g / l
Na 2 HPO 4 ⋅ 2H 2 O + 0.5 g / l
C 3 H 7 NO 2 S⋅HCl · H 2 O (in buffer solution, pH = 7)
130130 6060

[0082] После стерилизационной обработки банки DRD охлаждали до комнатной температуры, опорожняли, промывали и сушили в течение одного дня. Дно и стенку банки оценивали визуально на наличие пятен коррозии и вздутий. Результаты, представленные в таблице 5, свидетельствуют о том, что наблюдаемые при стерилизации характеристики материала по изобретению, как правило, немного ниже по сравнению с контролем ECCS. Данный материал представляется, в частности, более подверженным коррозии/отслаиванию покрытия после повреждения покрытия. Однако эти испытания по стерилизации были довольно жесткими, так что на практике материал по изобретению можно использовать в специально подобранных применениях, включая стерилизацию. [0082] After the sterilization treatment, the DRD cans were cooled to room temperature, emptied, washed and dried for one day. The bottom and wall of the can were visually evaluated for the presence of spots of corrosion and bloating. The results presented in table 5 indicate that the sterilization characteristics of the material according to the invention are generally slightly lower compared to the ECCS control. This material seems, in particular, more susceptible to corrosion / peeling of the coating after damage to the coating. However, these sterilization tests were quite stringent, so that in practice the material of the invention can be used in specially selected applications, including sterilization.

[0083] Характеристики оценивают по шкале от 0 до 5, где 0 соответствует отличным характеристикам, а 5 - очень плохим характеристикам.[0083] The characteristics are rated on a scale from 0 to 5, where 0 corresponds to excellent characteristics and 5 to very poor characteristics.

[0084][0084]

Таблица 5Table 5 Результаты испытаний по стерилизацииSterilization Test Results Тип стерилизацииType of sterilization ECCS (контроль)ECCS (control) BP - Cr-CrOxBP - Cr-CrOx Солевой растворSaline solution 1 (1)*eleven)* 1 (4)*fourteen)* Уксусная кислотаAcetic acid 1one 33 ЦистеинCysteine 00 00 * Символ в скобках относится к банкам DRD с царапиной на стенке банки.* The symbol in brackets refers to DRD cans with a scratch on the can wall.

[0085] Пример 4: Рулон черной жести (BP) (сталь обычного сорта и отпуска) без какого-либо металлического покрытия обрабатывали на поточной линии, идентичной описанной в предыдущем примере, для нанесения покрытия Cr-CrOx.[0085] Example 4: A sheet of black sheet metal (BP) (steel of ordinary grade and tempering) without any metal coating was processed on a production line identical to that described in the previous example, for coating Cr-CrOx.

[0086] Затем листы, вырезанные из этого рулона, лакировали, нанося имеющуюся в продаже систему эпоксифенольного лака (Vitalure™ 345 производства AkzoNobel). После этого лакированные листы локально деформировали для испытания на вытяжку по Эриксену.[0086] Then, sheets cut from this roll were varnished by applying a commercially available epoxyphenol varnish system (Vitalure ™ 345 manufactured by AkzoNobel). After that, the lacquered sheets were locally deformed for the Ericksen hood test.

[0087] Для анализа характеристик покрытой хромом-оксидом хрома черной жести провели несколько испытаний по стерилизации для оценки адгезии во влажном состоянии на плоском и деформированном материале. Всего во время этих испытаний было использовано 5 различных сред для стерилизации, как показано в таблице 6.[0087] In order to analyze the characteristics of chromium oxide coated sheet metal, several sterilization tests were performed to evaluate wet adhesion on a flat and deformed material. A total of 5 different sterilization media were used during these tests, as shown in Table 6.

[0088][0088]

Таблица 6Table 6 Условия испытаний по стерилизацииSterilization Test Conditions ТипType of Среда для стерилизацииSterilization medium Температура [°C]Temperature [° C] Время [мин]Time [min] Солевой растворSaline solution 3,6 вес.% NaCl3.6 wt.% NaCl 121121 6060 Уксусная кислотаAcetic acid 1 вес.% CH3COOH1 wt.% CH 3 COOH 121121 6060 ЦистеинCysteine 3,56 г/л KH2PO4+7,22 г/л
Na2HPO4⋅2H2O+0,5 г/л
C3H7NO2S⋅HCl⋅H2O (в буферном растворе, pH=7)
3.56 g / l KH 2 PO 4 +7.22 g / l
Na 2 HPO 4 ⋅ 2H 2 O + 0.5 g / l
C 3 H 7 NO 2 S⋅HCl⋅H 2 O (in buffer solution, pH = 7)
130130 6060
Соль-кислотаSalt acid 18,7 г/л NaCl+30 г/л CH3COOH18.7 g / l NaCl + 30 g / l CH 3 COOH 121121 6060 Молочная кислотаLactic acid 22,5 г/л C3H6O3 22.5 g / l C 3 H 6 O 3 100one hundred 30thirty

[0089] После стерилизации оценивали уровень адгезии лака к панелям (при помощи испытания на поперечный пропил и измерения силы адгезии методом клейкой ленты (ISO 2409:1992(E)), формирование пузырей (размер и число пузырей) и видимое обесцвечивание. Общие результаты представлены в таблице 7, включая характеристики контрольного материала, в качестве которого применяли коммерчески доступную ECCS. Характеристики оценивали по шкале от 0 до 5, где 0 соответствует отличным характеристикам, а 5 - очень плохим характеристикам.[0089] After sterilization, the level of adhesion of the varnish to the panels was evaluated (using a transverse cut test and measuring the adhesion force by the adhesive tape method (ISO 2409: 1992 (E)), bubble formation (bubble size and number) and apparent discoloration. General results are presented. table 7, including the characteristics of the control material, which was used commercially available ECCS. The characteristics were evaluated on a scale from 0 to 5, where 0 corresponds to excellent performance, and 5 - very poor performance.

[0090][0090]

Таблица 7Table 7 Результаты испытаний по стерилизацииSterilization Test Results Тип стерилизацииType of sterilization ECCS (контроль)ECCS (control) BP - Cr-CrOx BP - Cr-CrOx ПлоскийFlat Солевой растворSaline solution 00 00 Уксусная кислотаAcetic acid 00 00 ЦистеинCysteine 00 00 Соль-кислотаSalt acid 00 00 Молочная кислотаLactic acid 00 00 КупольныйDome Солевой растворSaline solution 00 00 Уксусная кислотаAcetic acid 55 4four ЦистеинCysteine 00 00 Соль-кислотаSalt acid 00 00 Молочная кислотаLactic acid 00 00

[0091] Изобретатели обнаружили, что покрытая Cr-CrOx черная жесть, изготовленная в соответствии с изобретением, обладала сообразно аналогичными характеристиками, что и обычная ECCS. [0091] The inventors have found that a Cr-CrOx coated black sheet made in accordance with the invention has the same characteristics as conventional ECCS.

[0092] Краткое описание чертежей:[0092] Brief Description of the Drawings:

[0093] На фиг. 1 и 2 показаны типичные СЭМ-изображения, которые демонстрируют осаждение очень мелкодисперсных зерен металлического хрома-оксида хрома на поверхность. Фиг. 1 относится к подложке из белой жести, а фиг. 2 относится к подложке из черной жести.[0093] FIG. Figures 1 and 2 show typical SEM images that show the deposition of very finely dispersed grains of metallic chromium oxide of chromium on the surface. FIG. 1 relates to a tinplate substrate, and FIG. 2 relates to a black sheet substrate.

[0094] На фиг. 3 показан обзор различных упаковочных применений. По оси X представлены сорта упаковочной стали, а по оси Y - типичный диапазон толщин для данных применений, в которых можно было бы использовать подложку из упаковочной стали в соответствии с изобретением.[0094] FIG. Figure 3 shows an overview of various packaging applications. The X axis represents grades of packaging steel, and the Y axis represents a typical thickness range for these applications in which a packaging steel substrate could be used in accordance with the invention.

[0095] На фиг. 4 представлена зависимость тока от потенциала анода относительно СВЭ, а на фиг. 5 показан схематический рисунок газодиффузионного анода.[0095] FIG. 4 shows the dependence of current on the potential of the anode relative to the SHE, and in FIG. 5 shows a schematic drawing of a gas diffusion anode.

Claims (20)

1. Способ обработки черной жести для упаковочных применений, включающий электролитическое осаждение покрытия металлический хром-оксид хрома на подложку в одной стадии из электролита, содержащего смесь основного сульфата хрома, хелатообразователя и повышающей проводимость соли, причем катионом в хелатообразователе и повышающей проводимость соли является катион щелочного металла, причем хелатообразователь содержит анион муравьиной кислоты, при этом для обеспечения осаждения металлического хрома превышают пороговую плотность катодного тока для достижения заданного уровня pH у поверхности подложки, который выше, чем pH в объеме электролита.1. A method of processing black sheet for packaging applications, including electrolytic deposition of a coating of metal chromium chromium oxide on a substrate in one step from an electrolyte containing a mixture of basic chromium sulfate, a chelating agent and increasing salt conductivity, the cation in the chelating agent and increasing salt conductivity is an alkaline cation metal, and the chelating agent contains an anion of formic acid, while to ensure the deposition of metallic chromium exceed the threshold cathode density first current to achieve a given level of pH at the substrate surface which is higher than the pH in the electrolyte volume. 2. Способ по п. 1, в котором электролит также содержит деполяризатор.2. The method of claim 1, wherein the electrolyte also comprises a depolarizer. 3. Способ по п. 2, в котором деполяризатор содержит бромидсодержащую соль.3. The method of claim 2, wherein the depolarizer comprises a bromide-containing salt. 4. Способ по п. 2, в котором катионом в деполяризаторе является катион щелочного металла.4. The method of claim 2, wherein the cation in the depolarizer is an alkali metal cation. 5. Способ по п. 1, в котором катионом в хелатообразователе и повышающей проводимость соли является калий.5. The method according to p. 1, in which the cation in the chelating agent and increases the conductivity of the salt is potassium. 6. Способ по п. 4, в котором катионом в хелатообразователе, повышающей проводимость соли и деполяризаторе является калий.6. The method according to p. 4, in which the cation in the chelating agent that increases the conductivity of the salt and the depolarizer is potassium. 7. Способ по п. 1, в котором подложку с покрытием дополнительно снабжают на одной или обеих сторонах органическим покрытием, состоящим из термоотверждаемого органического покрытия, на стадии лакирования или термопластичным однослойным или термопластичным многослойным полимерным покрытием на стадии припрессовки пленки или стадии прямой экструзии, предпочтительно при этом термопластичное полимерное покрытие представляет собой систему полимерного покрытия, включающую один или более слоев, содержащих термопласты, такие как сложные полиэфиры или полиолефины, акриловые смолы, полиамиды, поливинилхлорид, фторуглеродные полимеры, поликарбонаты, стирольные смолы, АБС-пластики, хлорированные простые полиэфиры, иономеры, уретановые смолы и функционализированные полимеры, и/или их сополимеры, и/или их смеси.7. The method according to claim 1, wherein the coated substrate is further provided with an organic coating on one or both sides of the thermosetting organic coating in a varnishing step or a thermoplastic single layer or thermoplastic multilayer polymer coating in a film pressing step or a direct extrusion step, preferably wherein the thermoplastic polymer coating is a polymer coating system comprising one or more layers containing thermoplastics, such as complex poly Fira or polyolefins, acrylic resins, polyamides, polyvinyl chloride, fluorocarbon polymers, polycarbonates, styrene resins, ABS plastics, chlorinated polyethers, ionomers, urethane resins and functionalized polymers and / or copolymers and / or mixtures thereof. 8. Способ по п. 1, в котором выбирают анод, который уменьшает или устраняет окисление ионов Cr(III) до ионов Cr(VI) на стадии электроосаждения, такой как газодиффузионный анод.8. The method of claim 1, wherein an anode is selected that reduces or eliminates the oxidation of Cr (III) ions to Cr (VI) ions in the electrodeposition step, such as a gas diffusion anode. 9. Способ по п. 1, в котором черная жесть представляет собой подвергнутую рекристаллизационному отжигу черную жесть однократной или двукратной прокатки.9. The method according to p. 1, in which the black sheet is subjected to recrystallization annealing black sheet of single or double rolling. 10. Способ по п. 1, в котором черная жесть представляет собой холоднокатаную и подвергнутую восстановительному отжигу черную жесть.10. The method according to p. 1, in which the black sheet is a cold rolled and subjected to reductive annealing black sheet. 11. Способ по п. 1, в котором при электролитическом осаждении наносят слой металлического хрома-оксида хрома на черную жесть с суммарным содержанием хрома по меньшей мере 20 мг/м2, предпочтительно по меньшей мере 40 мг/м2, а более предпочтительно по меньшей мере 60 мг/м2.11. The method according to p. 1, in which, by electrolytic deposition, a layer of metallic chromium-chromium oxide is deposited on black metal with a total chromium content of at least 20 mg / m 2 , preferably at least 40 mg / m 2 , and more preferably at least 60 mg / m 2 . 12. Способ по п. 1, в котором при электролитическом осаждении наносят слой металлического хрома-оксида хрома на черную жесть с суммарным содержанием хрома не более 140 мг/м2, предпочтительно не более 110 мг/м2.12. The method according to p. 1, in which, by electrolytic deposition, a layer of metallic chromium oxide of chromium is deposited on black metal with a total chromium content of not more than 140 mg / m 2 , preferably not more than 110 mg / m 2 . 13. Способ по п. 1, в котором электролит содержит ПАВ, к которому необязательно добавляют кислоту или основание для регулировки pH.13. The method of claim 1, wherein the electrolyte contains a surfactant, to which an acid or base is optionally added to adjust the pH. 14. Способ по п. 1, в котором электролит не содержит буферного вещества.14. The method according to p. 1, in which the electrolyte does not contain a buffer substance. 15. Подложка из черной жести для упаковочных применений, причем одна или обе стороны подложки покрыты слоем покрытия металлический хром-оксид хрома, полученным в одной стадии с использованием процесса электроосаждения трехвалентного хрома, при этом подложка с покрытием дополнительно снабжена органическим покрытием, состоящим из термопластичного многослойного полимерного покрытия, предпочтительно при этом термопластичное полимерное покрытие представляет собой систему полимерного покрытия или полимерных покрытий, включающую один или более слоев, содержащих термопласты, такие как сложные полиэфиры или полиолефины, акриловые смолы, полиамиды, поливинилхлорид, фторуглеродные полимеры, поликарбонаты, стирольные смолы, АБС-пластики, хлорированные простые полиэфиры, иономеры, уретановые смолы и функционализированные полимеры, и/или их сополимеры, и/или их смеси.15. A black sheet substrate for packaging applications, wherein one or both sides of the substrate is coated with a metal chromium-chromium oxide coating layer obtained in one step using a trivalent chromium electrodeposition process, wherein the coated substrate is further provided with an organic coating consisting of a thermoplastic multilayer polymer coating, preferably the thermoplastic polymer coating is a polymer coating system or polymer coatings, including one sludge more layers containing thermoplastics such as polyesters or polyolefins, acrylic resins, polyamides, polyvinyl chloride, fluorocarbon polymers, polycarbonates, styrene resins, ABS plastics, chlorinated polyethers, ionomers, urethane resins and functionalized polymers, and / or their copolymers, and / or mixtures thereof. 16. Подложка по п. 15, в которой черная жесть представляет собой подвергнутую рекристаллизационному отжигу черную жесть однократной или двукратной прокатки.16. The substrate according to p. 15, in which the black sheet is subjected to recrystallization annealing black sheet single or double rolling. 17. Подложка по п. 15, в которой черная жесть представляет собой холоднокатаную и подвергнутую восстановительному отжигу черную жесть.17. The substrate according to p. 15, in which the black sheet is a cold-rolled and re-annealed black sheet. 18. Подложка по п. 15, в которой слой металлический хром-оксид хрома обладает суммарным содержанием хрома по меньшей мере 20 мг/м2, предпочтительно по меньшей мере 40 мг/м2, а более предпочтительно по меньшей мере 60 мг/м2.18. The substrate of claim 15, wherein the metal chromium oxide layer has a total chromium content of at least 20 mg / m 2 , preferably at least 40 mg / m 2 , and more preferably at least 60 mg / m 2 . 19. Подложка по п. 15 или 18, в которой слой металлический хром-оксид хрома обладает суммарным содержанием хрома не более 140 мг/м2, предпочтительно не более 110 мг/м2.19. The substrate according to p. 15 or 18, in which the layer of metallic chromium-chromium oxide has a total chromium content of not more than 140 mg / m 2 , preferably not more than 110 mg / m 2 . 20. Подложка по п. 15 или 18, в которой органическое покрытие состоит из термопластичного однослойного или многослойного полимерного покрытия, причем термопластичное полимерное покрытие представляет собой систему полимерного покрытия или полимерных покрытий, включающую один и более слоев, содержащих сложный полиэфир и/или его сополимеры и/или его смеси.20. The substrate according to p. 15 or 18, in which the organic coating consists of a thermoplastic single or multilayer polymer coating, and the thermoplastic polymer coating is a polymer coating system or polymer coatings comprising one or more layers containing a complex polyester and / or its copolymers and / or mixtures thereof.
RU2015124017A 2012-11-21 2013-11-21 Chromium-chromium oxide coatings applied to steel substrates for packaging applications and method for producing said coatings RU2660478C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12193623.1 2012-11-21
EP12193623 2012-11-21
EP12195261 2012-12-03
EP12195261.8 2012-12-03
PCT/EP2013/074339 WO2014079910A1 (en) 2012-11-21 2013-11-21 Chromium-chromium oxide coatings applied to steel substrates for packaging applications and a method for producing said coatings

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2015124017A RU2015124017A (en) 2017-01-10
RU2015124017A3 RU2015124017A3 (en) 2018-05-29
RU2660478C2 true RU2660478C2 (en) 2018-07-06

Family

ID=49622838

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015124017A RU2660478C2 (en) 2012-11-21 2013-11-21 Chromium-chromium oxide coatings applied to steel substrates for packaging applications and method for producing said coatings
RU2015123743A RU2655405C2 (en) 2012-11-21 2013-11-21 Chromium-chromium oxide coatings applied to steel substrates for packaging applications and method for producing said coatings

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015123743A RU2655405C2 (en) 2012-11-21 2013-11-21 Chromium-chromium oxide coatings applied to steel substrates for packaging applications and method for producing said coatings

Country Status (13)

Country Link
US (2) US20150329981A1 (en)
EP (2) EP2922983B1 (en)
JP (2) JP6407879B2 (en)
KR (2) KR20150088288A (en)
CN (2) CN105102685A (en)
BR (2) BR112015011465B1 (en)
CA (2) CA2891605C (en)
ES (2) ES2716565T3 (en)
MX (2) MX2015006372A (en)
RS (2) RS58266B1 (en)
RU (2) RU2660478C2 (en)
WO (3) WO2014079911A2 (en)
ZA (2) ZA201503508B (en)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10000861B2 (en) 2012-03-30 2018-06-19 Tata Steel Ijmuiden Bv Coated substrate for packaging applications and a method for producing said coated substrate
BR112015031543B1 (en) * 2013-06-20 2021-06-29 Tata Steel Ijmuiden Bv CHROME-CHROME OXIDE COATED SUBSTRATES, METHOD OF MANUFACTURING AND ITS USES
JP2017001312A (en) * 2015-06-11 2017-01-05 吉田 英夫 Film-forming structure for workpiece and film-forming method for workpiece
BR112018068626B1 (en) 2016-04-04 2023-02-23 Tata Steel Ijmuiden Bv LAMINATE AND PROCESS FOR THE PRODUCTION OF THE SAME ON A COATING LINE
WO2018087135A1 (en) * 2016-11-14 2018-05-17 Tata Steel Ijmuiden B.V. Method for electroplating an uncoated steel strip with a plating layer
US11542620B2 (en) 2018-02-09 2023-01-03 Nippon Steel Corporation Steel sheet for containers and method for producing steel sheet for containers
KR102300979B1 (en) * 2018-10-19 2021-09-10 아토테크더치랜드게엠베하 Method for electrolytically passivating the surface of silver, silver alloy, gold, or gold alloy
DE102018132074A1 (en) 2018-12-13 2020-06-18 thysenkrupp AG Process for producing a metal strip coated with a coating of chromium and chromium oxide based on an electrolyte solution with a trivalent chromium compound
DE102018132075A1 (en) 2018-12-13 2020-06-18 thysenkrupp AG Process for producing a metal strip coated with a coating of chromium and chromium oxide based on an electrolyte solution with a trivalent chromium compound
WO2020173950A1 (en) * 2019-02-25 2020-09-03 Tata Steel Ijmuiden B.V. Method for electrolytically depositing a chromium oxide layer
WO2020173953A1 (en) * 2019-02-25 2020-09-03 Tata Steel Ijmuiden B.V. Method for manufacturing chromium oxide coated tinplate
DE102019109354A1 (en) * 2019-04-09 2020-10-15 Thyssenkrupp Rasselstein Gmbh Process for passivating the surface of a black plate or a tin plate and an electrolysis system for carrying out the process
DE102019109356A1 (en) * 2019-04-09 2020-10-15 Thyssenkrupp Rasselstein Gmbh Process for the production of a metal strip coated with a coating of chromium and chromium oxide based on an electrolyte solution with a trivalent chromium compound and an electrolysis system for carrying out the process
CN110339205B (en) * 2019-08-19 2021-08-24 山东德信生物科技有限公司 Application of hydrogen-rich water composition in inhibiting hexavalent chromium-induced DF-1 endoplasmic reticulum stress and autophagy
US11906203B2 (en) * 2019-09-27 2024-02-20 Ademco Inc. Water heater control system with powered anode rod
CN112446130A (en) * 2020-10-15 2021-03-05 宝钢日铁汽车板有限公司 Strip steel deviation simulation system of continuous hot galvanizing unit annealing furnace and control method
US20240068107A1 (en) 2020-12-21 2024-02-29 Jfe Steel Corporation Surface-treated steel sheet and method of producing the same
EP4212650A4 (en) 2020-12-21 2024-01-31 Jfe Steel Corp Surface-treated steel sheet and production method therefor
DE102021125696A1 (en) * 2021-10-04 2023-04-06 Thyssenkrupp Rasselstein Gmbh Process for passivating the surface of a tinplate and an electrolysis system for carrying out the process
JP7401033B1 (en) 2022-07-19 2023-12-19 Jfeスチール株式会社 Surface treated steel sheet and its manufacturing method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4690735A (en) * 1986-02-04 1987-09-01 University Of Florida Electrolytic bath compositions and method for electrodeposition of amorphous chromium
SU1652380A1 (en) * 1988-11-04 1991-05-30 Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина Method of treatment of tin-plate for can containers
SU1816808A1 (en) * 1990-05-31 1993-05-23 Tsnii Chernoj Metallurg Method of sheet iron working
WO2012150198A2 (en) * 2011-05-03 2012-11-08 Atotech Deutschland Gmbh Electroplating bath and method for producing dark chromium layers

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1129959A (en) * 1914-04-06 1915-03-02 Western Electric Co System for amplifying electric waves.
US2206131A (en) * 1937-02-02 1940-07-02 E J Lavino & Co Process for making corrected magnesia refractories
US3232854A (en) * 1959-06-05 1966-02-01 Diamond Alkali Co Chromium plating
US3567599A (en) * 1967-06-21 1971-03-02 Inland Steel Co Electrochemical treatment of ferrous metal
GB1258021A (en) * 1969-01-13 1971-12-22
AU2348470A (en) 1969-12-29 1972-07-06 International Lead Zinc Research Organization Aqueous chromium plating baths
US3642586A (en) * 1970-05-12 1972-02-15 Republic Steel Corp Anodic treatment for stainless steel
JPS5230461B2 (en) * 1972-01-14 1977-08-08 Nippon Kokan Kk
JPS4893550A (en) * 1972-03-10 1973-12-04
GB1455580A (en) * 1973-12-13 1976-11-17 Albright & Wilson Electrodeposition of chromium
GB1580137A (en) * 1977-05-24 1980-11-26 Bnf Metals Tech Centre Electrolytic deposition of protective chromite-containing coatings
US4167460A (en) * 1978-04-03 1979-09-11 Oxy Metal Industries Corporation Trivalent chromium plating bath composition and process
GB1602404A (en) 1978-04-06 1981-11-11 Ibm Electroplating of chromium
FR2465011A1 (en) * 1979-09-06 1981-03-20 Carnaud Sa MATERIAL CONSISTING OF A PROTECTED STEEL SHEET, METHOD FOR MANUFACTURING SAME, AND APPLICATIONS THEREOF, IN PARTICULAR TO PRESERVE BOXES
US4461680A (en) 1983-12-30 1984-07-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce Process and bath for electroplating nickel-chromium alloys
JPS60208494A (en) * 1984-03-31 1985-10-21 Kawasaki Steel Corp Surface-treated steel sheet for seam welding can having excellent weldability
JPS60258499A (en) * 1984-06-04 1985-12-20 Kawasaki Steel Corp Manufacture of surface-treated steel plate for resistance welding
IT1216808B (en) * 1987-05-13 1990-03-14 Sviluppo Materiali Spa CONTINUOUS ELECTRODEPOSITION PROCESS OF METALLIC CHROME AND CHROMIUM OXIDE ON METAL SURFACES
NL8801511A (en) * 1988-06-14 1990-01-02 Hoogovens Groep Bv METHOD FOR ELECTROLYTICALLY COATING A METAL SUBSTRATE WITH A METAL COATING COAT.
JPH03202489A (en) * 1989-12-29 1991-09-04 Nkk Corp Manganese and manganese alloy plating method
JP2606451B2 (en) * 1990-12-28 1997-05-07 東洋製罐株式会社 Deep drawn can and method for producing the same
NL9100353A (en) * 1991-02-27 1992-09-16 Hoogovens Groep Bv PROCESS FOR ELECTROLYTICALLY COATING STEEL BELT WITH A SINK-CONTAINING USE USING AN INSOLUBLE ANODE.
JPH089795B2 (en) * 1991-08-13 1996-01-31 新日本製鐵株式会社 Thin chromium-plated steel sheet with excellent lubricity
US5294326A (en) * 1991-12-30 1994-03-15 Elf Atochem North America, Inc. Functional plating from solutions containing trivalent chromium ion
JPH07173695A (en) * 1993-12-17 1995-07-11 Nkk Corp Electroplating device using gas diffusion electrode
US6004448A (en) * 1995-06-06 1999-12-21 Atotech Usa, Inc. Deposition of chromium oxides from a trivalent chromium solution containing a complexing agent for a buffer
JPH1136099A (en) * 1997-07-16 1999-02-09 Kizai Kk Plating device and plating method thereby
JP2001070921A (en) 1999-06-29 2001-03-21 Sanyo Electric Co Ltd Garbage disposer
CN1141420C (en) * 2001-02-27 2004-03-10 中山中粤马口铁工业有限公司 Process for electroplating Cr onto surface of thin steel sheet
JP2005029809A (en) * 2003-07-07 2005-02-03 Nippon Steel Corp Surface-treated steel sheet for vessel superior in weldability and resistance to content
JP2005213580A (en) * 2004-01-29 2005-08-11 Jfe Steel Kk Production method of tin plated steel plate
US20060116285A1 (en) * 2004-11-29 2006-06-01 De Nora Elettrodi S.P.A. Platinum alloy carbon-supported catalysts
KR100716016B1 (en) * 2006-05-19 2007-05-11 하가전자 주식회사 Power Supply Circuit for the Wall mounted Electronic Switch
US20080169199A1 (en) * 2007-01-17 2008-07-17 Chang Gung University Trivalent chromium electroplating solution and an electroplating process with the solution
RU2406790C2 (en) * 2008-08-28 2010-12-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им. И.П. Бардина" (ФГУП "ЦНИИчермет им. И.П. Бардина") Procedure for treatment of electrical leaded rolled metal
US7780840B2 (en) 2008-10-30 2010-08-24 Trevor Pearson Process for plating chromium from a trivalent chromium plating bath
CN101643924B (en) * 2009-08-28 2011-07-27 广州市二轻工业科学技术研究所 Full-sulfate trivalent-chromium solution for plating thick chromium and plating method
CN101781781A (en) * 2010-01-19 2010-07-21 上海应用技术学院 Method of pulse chromium plating with trivalent chromium

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4690735A (en) * 1986-02-04 1987-09-01 University Of Florida Electrolytic bath compositions and method for electrodeposition of amorphous chromium
SU1652380A1 (en) * 1988-11-04 1991-05-30 Центральный научно-исследовательский институт черной металлургии им.И.П.Бардина Method of treatment of tin-plate for can containers
SU1816808A1 (en) * 1990-05-31 1993-05-23 Tsnii Chernoj Metallurg Method of sheet iron working
WO2012150198A2 (en) * 2011-05-03 2012-11-08 Atotech Deutschland Gmbh Electroplating bath and method for producing dark chromium layers

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150085038A (en) 2015-07-22
CA2892114A1 (en) 2014-05-30
BR112015011731B1 (en) 2021-10-19
RU2015124017A3 (en) 2018-05-29
MX2015006372A (en) 2016-03-11
ZA201504168B (en) 2016-09-28
ES2716565T3 (en) 2019-06-13
CA2891605A1 (en) 2014-05-30
RS58266B1 (en) 2019-03-29
EP2922983A1 (en) 2015-09-30
CA2892114C (en) 2017-02-28
BR112015011465A2 (en) 2017-07-11
JP2016505708A (en) 2016-02-25
JP2016501985A (en) 2016-01-21
ZA201503508B (en) 2016-11-30
RU2015123743A3 (en) 2018-04-27
EP2922984B1 (en) 2018-11-14
JP6407879B2 (en) 2018-10-17
WO2014079909A1 (en) 2014-05-30
RS58504B1 (en) 2019-04-30
US20150329981A1 (en) 2015-11-19
BR112015011731A2 (en) 2017-07-11
CA2891605C (en) 2017-01-03
CN104919091A (en) 2015-09-16
KR20150088288A (en) 2015-07-31
RU2655405C2 (en) 2018-05-28
US20150337448A1 (en) 2015-11-26
EP2922984A1 (en) 2015-09-30
BR112015011465B1 (en) 2021-07-27
ES2703595T3 (en) 2019-03-11
WO2014079911A2 (en) 2014-05-30
WO2014079910A1 (en) 2014-05-30
RU2015123743A (en) 2017-01-10
RU2015124017A (en) 2017-01-10
CN105102685A (en) 2015-11-25
MX2015006287A (en) 2015-12-08
EP2922983B1 (en) 2019-02-20
WO2014079911A3 (en) 2015-04-02
JP6407880B2 (en) 2018-10-17
BR112015011731A8 (en) 2019-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2660478C2 (en) Chromium-chromium oxide coatings applied to steel substrates for packaging applications and method for producing said coatings
RU2627076C2 (en) Substrate with coating for packaging applications and production method of mentioned substrate
JP5692080B2 (en) Manufacturing method of steel plate for container material with less environmental impact
KR20210129124A (en) Method of electrolytic deposition of a chromium oxide layer
CA3130835A1 (en) Method for manufacturing chromium oxide coated tinplate
EP4118257B1 (en) Method for passivating a tinplate strip and apparatus for producing said passivated tinplate strip
US20230109499A1 (en) Method for passivating the surface of a tinplate and electrolysis system for carrying out the method
JP6220226B2 (en) Method for producing surface-treated steel sheet, surface-treated steel sheet, and organic resin-coated metal container